WO2006084984A1 - Procede de fabrication d’un dispositif micro-electronique a fonctionnement sans contact, notamment pour passeport electronique - Google Patents

Procede de fabrication d’un dispositif micro-electronique a fonctionnement sans contact, notamment pour passeport electronique Download PDF

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WO2006084984A1
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cavity
perforated sheet
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Olivier Brunet
Jean-François SALVO
Ivan Peytavin
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Smart Packaging Solutions (Sps)
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Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing a radiofrequency identification device, and to an identification device structure obtained by implementing the method.
  • the invention furthermore relates to the use of the identification device for the manufacture of secure and tamper-proof identification documents, such as, for example, ePassports.
  • Radiofrequency identification devices are already known in the state of the art, according to which an electronic radiofrequency device constituted by a microelectronic chip connected to an antenna is disposed on an insulating substrate, and then laminated on top of it.
  • the substrate provided with the electronics formed by the chip and the antenna, one or more layers of more or less compressible materials, intended to protect and integrate the electronics.
  • radiofrequency identification devices that are necessary today must be able to integrate without any extra thickness into the sheets of identification documents such as passports, and have a size and characteristics. mechanical, including flexibility, compatible with the specifications of these documents.
  • An object of the invention is therefore to provide a method for manufacturing radiofrequency identification devices which leads to a high reliability over time of the devices obtained.
  • Another object of the invention is that the method makes it possible to produce radiofrequency identification devices that are suitable for a large number of applications, so as to take advantage of very high volumes, and therefore lower unit costs. Indeed, given the large quantities of identification devices to be delivered to safety organizations such as those of certain states, it is essential to have a technology for manufacturing radio frequency identification devices that is very simple. , allowing a low manufacturing cost with respect to the intended application, while having sufficient reliability to ensure the life in question.
  • Another object of the invention is to propose a method of manufacturing radio frequency identification devices which makes it possible to obtain, in a reliable and repetitive manner, identification devices which are perfectly flat and have a very uniform thin thickness, of a few hundred pixels. micrometers, for example less than 400 micrometers.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing radiofrequency identification devices of a radiofrequency identification device, comprising the following steps:
  • an antenna is made on a thin and flexible substrate
  • a microelectronic chip is deposited in each cavity of said perforated sheet and the output pads are electrically connected from the microelectronic chip to the corresponding terminals of the antenna;
  • the microelectronic chip thus wired is protected by closing off the cavity enclosing the chip, the method according to the invention being characterized in that the thin and flexible substrate and the perforated sheet are each of fine thickness, calibrated, substantially uniform and flat, the sum of their thicknesses being less than about 350 micrometers, and the thickness of the perforated sheet being constant and slightly greater than the thickness of the microelectronic chip.
  • the thin and flexible substrate and the perforated sheet are each of fine thickness, calibrated, substantially uniform and flat, the sum of their thicknesses being less than about 350 micrometers, and the thickness of the perforated sheet being constant and slightly greater than the thickness of the microelectronic chip.
  • the method is such that the flexible substrate and the perforated sheet are continuous and packaged in a roll, and a plurality of electronic identification devices are assembled by continuous lamination, and then the electronic devices thus formed are individualized, realizing a transverse cut between two contiguous electronic devices.
  • the perforated sheet is packaged in roll and is deposited on the substrate by rolling on one side of the substrate coated with an adhesive film.
  • the opposite side of the chip is glued to that which carries the output pads of the chip on the substrate, so as to presenting its output pads to the top of the cavity, said cavity being through, and a connection is made by microcabling between each output pad of the chip, and a corresponding terminal of the antenna.
  • the opposite side of the chip is glued to that which carries the output pads of the chip on the substrate, so as to presenting its output pads to the top of the cavity, and making a connection by depositing a low viscosity conductive substance, between each output pad of the chip, and a corresponding terminal of the antenna.
  • the face of the chip which bears the output pads of the chip is bonded to conductive protrusions of the substrate, connected to the respective terminals of the antenna.
  • a liquid encapsulation resin is deposited in the cavity, above the microelectronic chip and connections at the terminals of the antenna, so as to substantially fill the free volume of the cavity, then the resin is polymerized. In this way, we obtain a perfectly flat identification device, without excess thickness, particularly at the cavity.
  • the cavities of the perforated sheet are non-traversing, and, after making the connections between the output pads of the chip and the terminals of the antenna, the perforated sheet is laminated on the substrate so that each cavity encapsulates and protects a microelectronic chip.
  • the invention also relates to an electronic radiofrequency identification device, characterized in that it is obtained using the manufacturing method as described above.
  • the radio frequency identification electronic device preferably has a length between about 14 mm and about 25 mm, a width of about 13 mm to about 19 mm, and a thickness of less than about 350 micrometers.
  • the radiofrequency identification device comprises:
  • the identification device being characterized in that it comprises a flat and perforated sheet, of small thickness and calibrated, this perforated sheet being mechanically connected to one of the faces of the substrate, and comprising a cavity in which the chip is housed and the interconnection means,
  • the invention also aims to protect the use of an electronic device as described above, to manufacture an electronic passport comprising one or more sheets coated with identification information of its holder, one of the sheets of the passport comprising a recess adapted to receive the electronic device according to the invention.
  • the invention relates to an electronic passport, characterized in that it comprises in at least one of its sheets, a recess in which is inserted and secured an electronic radiofrequency identification device according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a method of manufacturing radiofrequency identification devices according to the state of the art
  • FIG. 2 illustrates a first embodiment of the manufacturing method according to the invention
  • FIG. 3 illustrates a variant of the manufacturing method of FIG. 2
  • FIG. 4 illustrates a method of continuous manufacture of radiofrequency identification devices according to the invention. Reference is made to FIG.
  • an electronic device 10 for passports or similar products made in a known manner.
  • an electronic micromodule 1 was deposited on a support sheet 5, in the cavity 3 of a sheet 2.
  • the micromodule 1 is provided with an antenna (not visible), and a silicon chip 4 connected to the antenna.
  • a leveling resin was deposited filling the cavity, then the cavity 3 was covered with a sheet 6 of the same nature as the sheet 2 provided with the cavity.
  • crosslinking produces deformations, by swelling and then removal of the leveling resin, deformations which are disadvantageous when seeking very thin products, such as those intended to be incorporated in passports.
  • passport paper manufacturers, and their printing customers generally have the expertise to roll sheets such as those used in manufacturing passports, but the operations of depositing resin and cooking are completely unknown to manufacturers of passports or similar documents, which complicates the implementation of the known method for manufacturing electronic modules for passport.
  • Each radiofrequency identification device 20 comprises a substrate 21 on which a sheet 22 of small, calibrated thickness has been placed, contributing, in the manner of a spacer, to obtaining a thin and calibrated thickness for the device
  • This sheet 22 comprises in its thickness one or more perforations, passing through or not, forming reservations or cavities 23, at the place intended to receive a microelectronic chip 24 from a cut-off chipboard by sawing. Because of the perforations it comprises, the sheet 22 will be referred to as "perforated sheet" for the purposes of the present description.
  • Each cavity 23 of the perforated sheet 22 is through in the embodiment of FIG. 2, so that after depositing the perforated sheet 22 on the susbtrate 21, the output pads 25 of the microelectronic chip 24 remain accessible to realize the connection with the terminals 26 of the antenna.
  • the substrate 21 is relatively flexible.
  • the perforated sheet 22 is preferably, but not exclusively, made of polyethylene terephthalate or polyimide. More specifically, it may be especially polyetherimide (PEI) family materials, polyimides, polyester (polyethylene naphthalate or PEN, polyethylene terephthalate or PET). These materials are chosen to present a voltage module of the order of 2 to 4 gigapascal (Gpa).
  • PEI polyetherimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • These materials are chosen to present a voltage module of the order of 2 to 4 gigapascal (Gpa).
  • the sheet 22 is packaged in a roll and is deposited on the substrate 21 by rolling on the face of the substrate coated with an adhesive film obtained by coating, or a hot-melt type adhesive film in English terminology, or alternatively a pressure-sensitive adhesive.
  • the cohesion between the two layers 21 and 22 is thus ensured by the adhesive, which is for example of the epoxy type.
  • the thickness of the layer of adhesive material will be according to specific needs within a range of 5 to 70 micrometers. But it can also be adhesion obtained without adhesive, using the intrinsic adhesive properties of the materials themselves, such as PET.
  • the flexible substrate 21 and the perforated sheet 22 are each of substantially uniform thickness, the sum of their thicknesses being less than about 350 micrometers.
  • the thickness of the perforated sheet 22 is constant and calibrated. It is slightly greater than the thickness of the microelectronic chip 24.
  • the chip 24 deposited in the cavity 23 is bonded to the substrate 21 by means of an adhesive which may be electrically conductive or electrically insulating (a process known as " die attach "in English terminology), at the interface between the substrate 21 and the perforated sheet 22.
  • the active face of the chip is disposed so that its output pads 25 are oriented towards the opening of the cavity 23 .
  • the output pads 25 of the chip are electrically connected to the corresponding terminals 26 of the antenna 27 using a microwiring technique known in itself, called “wire-bonding", which consists of carrying out conductors 28 and welds, the connection of the output pads 25 of the chip 24 with the contact terminal 26 of the printed circuit board.
  • the electrical interconnection of the chip 24 and the antenna 27 can also be done by means of another so-called “Flip Chip” technique, according to which a bump chip or conductive protuberances, metallic is used. or polymer (“bumps”), which is bonded to the substrate so that the active face of the chip that carries the chip output pads is oriented downwards (in the orientation according to Figure 2 ).
  • the electrical connection is provided by the conductive protrusions of the substrate, connected to the respective terminals of the antenna.
  • connection is to use a "wire deposit” technique, in which the opposite side of the chip is glued to that which carries the output pads on the substrate, so as to present the output pads upwards. of the cavity.
  • a connection is made by depositing a low-viscosity conductive substance between each output terminal of the chip and a corresponding terminal of the antenna.
  • the wired chip is encapsulated in a casing (so-called “potting" operation in Anglo-Saxon terminology), which consists in protecting the chip 24 and the soldered connection wires 28, or the conductive protrusions, if necessary, by filling the remainder of the cavity 23 with a liquid encapsulation resin 29 which may be, for example, based on epoxy silicone or polyurethane, and the resin is then polymerized to cure it. In this way, the cavity 23 is filled and closed and a device is obtained.
  • radiofrequency identification 20 particularly thin, and particularly calibrated thickness.
  • the encapsulation resin 29 one will choose for example from single-component resins without solvent, electrically insulating, including the family of epoxies or acrylates. Their polymerization is obtained by crosslinking in temperature, or ultraviolet radiation, or both.
  • the resin may be transparent or opaque. Its viscosity characteristics (cone plane viscosity at 25 ° C) being 400 milliPascal. second (mPa.s) at 45,000 mPa.s, and its hardness characteristics after crosslinking being 60 to 90 shore D.
  • the dimensions of the radiofrequency identification device 20 may depend on the final applications, and in particular on the desired range which determines the size of the antenna.
  • identification devices 20 intended to communicate at a short distance and to be incorporated in passports or similar supports may have dimensions quite reduced, for example a length of between about 14 mm and about 25 mm, a width of between about 13 mm and about 19 mm, and a thickness of less than about 350 micrometers.
  • the perforated sheet 22 and the substrate will have tolerances of thickness less than or equal to 20 microns.
  • a subtractive method such as etching, an additive process of metal (copper or aluminum in particular), or a method of screen printing conductive material (glue or conductive ink) on an dielectric support, in particular of polyimide or epoxy type.
  • the thickness of the antenna will be according to the specific needs or the technology used, of the order of 2 to 70 micrometers.
  • FIG. 3 is a reference.
  • the cavity or reservation 23 of the perforated sheet 22 is non-traversing.
  • the antenna 27 is first deposited on the substrate 21, then a microelectronic chip 24 is glued to the substrate 21, on the same side as the antenna 27, and the electrical connection of the pads 25 is made. the chip 24 with the terminals 26 of the antenna, using one of the interconnection techniques described above.
  • the perforated sheet 22 is laminated on the substrate 21 so that the cavity 23 encapsulates and protects the microelectronic chip 24.
  • This figure shows a susbstrate sheet 21 configured as a strip, for example 35 mm wide, wound in a roll, and surmounted by a perforated sheet 22 also in strip.
  • the substrate strip 21 comprises on its sides driving holes 32 intended to cooperate with the pins of a machine (not shown) for rolling, so as to drive the substrate strip 21.
  • the strip of material of the perforated sheet 22 has cavities 23 regularly spaced in which it is expected to have a microelectronic chip 24 and the resin 29 as previously described. At the bottom of each cavity 23, the terminals 26 of each antenna made on the substrate strip 21 can be seen by one of the known techniques, for example the deposition of conductive material.
  • the substrate web 21 coated with an adhesive material, and the perforated web sheet 22 are laminated together using known rolling machines.
  • each cavity 23 is provided with its microelectronic chip 24, which is electrically connected to the terminals of the antenna, then each cavity 23 is filled with encapsulation resin 29.
  • This manufacturing method therefore allows a continuous manufacture of electronic devices (20,30) according to the invention, with a high rate, greater than 4000 pieces per hour, and excellent reliability.
  • the electronic devices (20; 30) obtained according to the methods according to the invention form pellets of reduced size and of small and calibrated thickness. These pellets can then be reported, in particular not gluing, rolling or other known techniques, in media such as sheets for the manufacture of passports, or any other identification document.

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Abstract

Selon ce procédé : - on réalise une antenne (27) sur un substrat (21) fin et flexible ; - on dispose sur ledit substrat (21) une feuille perforée (22) comportant au moins une cavité (23) dans son épaisseur ; - on dépose dans chaque cavité (23) de ladite feuille perforée (22) une puce microélectronique (24) et on connecte électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique aux bornes correspondantes (26) de l'antenne (27); - on protège la puce microélectronique (24) ainsi câblée en obturant la cavité (23) renfermant la puce; Le procédé est caractérisé en ce que le substrat fin et flexible (21) et la feuille perforée (22) sont chacune d'épaisseur fine, calibrée, sensiblement uniforme et plane, la somme de leurs épaisseurs étant inférieure à environ 350 micromètres, et l'épaisseur de la feuille perforée (22) étant constante et légèrement supérieure à l'épaisseur de la puce microélectronique (24). De cette manière, on obtient un produit final parfaitement plat et sans boursouflures.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF MICRO-ELECTRONIQUE A FONCTIONNEMENT SANS CONTACT, NOTAMMENT POUR PASSEPORT ELECTRONIQUE
1 L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif d'identification radiofréquence, et une structure de dispositif d'identification obtenue par la mise en œuvre du procédé. L'invention concerne en outre l'utilisation du dispositif d'identification pour Ia fabrication de documents d'identification sécuritaires et infalsifiables, tels que par exemple des passeports électroniques.
On connaît déjà dans l'état de la technique, des procédés de fabrication de dispositifs d'identification radiofréquence, selon lesquels on dispose sur un susbtrat isolant, une électronique radiofréquence constituée par une puce microélectronique reliée à une antenne, puis on lamine par-dessus le substrat pourvu de l'électronique formée par la puce et l'antenne, une ou plusieurs couches de matériaux plus ou moins compressibles, destinés à protéger et à intégrer l'électronique.
Ces procédés connus et les dispositifs qui en résultent comportent plusieurs inconvénients. Ainsi, les procédés de fabrication connus conduisent le plus souvent à des dispositifs ayant une épaisseur relativement importante, de l'ordre de 0,6 mm ou plus, ou relativement inégale, ce qui est pénalisant notamment lorsque ces dispositifs doivent être utilisés pour la fabrication de documents d'identification électroniques tels que des passeports électroniques. Les nouveaux passeports électroniques prévoient des cahiers de charges très contraignants en ce qui concerne leur résistance mécanique et leur durée de vie, qui doit être de plusieurs années, en particulier de dix ans en Europe.
Par ailleurs, les dispositifs d'identification radiofréquence aujourd'hui nécessaires doivent pouvoir s'intégrer sans surépaisseur dans les feuilles des documents d'identification tels que les passeports, et présenter une taille et des caractéristiques mécaniques, notamment de flexibilité, compatibles avec les cahiers des charges de ces documents.
Un but de l'invention est par conséquent de proposer un procédé de fabrication de dispositifs d'identification radiofréquence qui conduise à une grande fiabilité dans le temps des dispositifs obtenus. Un autre but de l'invention est que le procédé permette de produire des dispositifs d'identification radiofréquence qui soient adaptés à un grand nombre d'applications, de façon à profiter de volumes très élevés, et par conséquent de coûts unitaires moindres. En effet, compte tenu des grandes quantités de dispositifs d'identification à livrer à des organismes sécuritaires tels que ceux de certains Etats, il est fondamental de disposer d'une technique de fabrication des dispositifs d'identification radiofréquence qui soit d'une grande simplicité, permettant un coût de fabrication faible au regard de l'application envisagée, tout en présentant une fiabilité suffisante pour assurer la durée de vie en question.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication de dispositifs d'identification radiofréquence qui permette d'obtenir de façon fiable et répétitive, des dispositifs d'identification parfaitement plats et ayant une faible épaisseur très uniforme, de quelques centaines de micromètres, par exemple de moins de 400 micromètres.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de dispositifs d'identification radiofréquence d'un dispositif d'identification radiofréquence, comportant les étapes suivantes :
- on réalise une antenne sur un substrat fin et flexible ;
- on dispose sur ledit substrat une feuille perforée comportant au moins une cavité dans son épaisseur ;
- on dépose dans chaque cavité de ladite feuille perforée une puce microélectronique et on connecte électriquement les plots de sortie de la puce microélectronique aux bornes correspondantes de l'antenne;
- on protège la puce microélectronique ainsi câblée en obturant la cavité renfermant la puce, le procédé selon l'invention étant caractérisé en ce que le substrat fin et flexible et la feuille perforée sont chacune d'épaisseur fine, calibrée, sensiblement uniforme et plane, la somme de leurs épaisseurs étant inférieure à environ 350 micromètres, et l'épaisseur de la feuille perforée étant constante et légèrement supérieure à l'épaisseur de la puce microélectronique. De cette manière, on obtient un dispositif d'identification parfaitement plat et sans boursouflures, notamment apte à être intégré aisément dans une feuille de passeport électronique sans créer de surépaisseurs ou d'irrégularités notables.
De préférence, le procédé est tel que le substrat flexible et la feuille perforée sont continus et conditionnés en rouleau, et on assemble une pluralité de dispositifs électroniques d'identification par lamination en continu, puis on individualise les dispositifs électroniques ainsi formés, en réalisant une découpe transversale entre deux dispositifs électroniques contigus. Avantageusement, la feuille perforée est conditionnée en rouleau et est déposée sur le substrat par laminage sur une face du substrat revêtue d'un film adhésif.
Selon une variante du procédé, pour connecter électriquement les plots de sortie de la puce microélectronique aux bornes de l'antenne, on colle la face de la puce opposée à celle qui porte les plots de sortie de la puce sur le substrat, de façon à présenter ses plots de sortie vers le haut de la cavité, ladite cavité étant traversante, et on effectue une connexion par microcâblage entre chaque plot de sortie de la puce, et une borne correspondante de l'antenne. Selon une autre variante du procédé, pour connecter électriquement les plots de sortie de la puce microélectronique aux bornes de l'antenne on colle la face de la puce opposée à celle qui porte les plots de sortie de la puce sur le substrat, de façon à présenter ses plots de sortie vers le haut de la cavité, et on effectue une connexion par dépôt d'une substance conductrice à faible viscosité, entre chaque plot de sortie de la puce, et une borne correspondante de l'antenne.
Selon une variante supplémentaire du procédé, pour connecter électriquement les plots de sortie de la puce microélectronique aux bornes de l'antenne, on colle la face de la puce qui porte les plots de sortie de la puce sur des protubérances conductrices du substrat, reliées aux bornes respectives de l'antenne. Selon le procédé, pour obturer la cavité renfermant la puce, on dépose dans la cavité, au-dessus de la puce microélectronique et des connexions aux bornes de l'antenne, une résine d'encapsulation liquide, de façon à remplir sensiblement le volume libre de la cavité, puis on polymérise la résine. De cette manière, on obtient un dispositif d'identification parfaitement plat, sans surépaisseur, notamment au niveau de la cavité.
Dans une autre variante du procédé, les cavités de la feuille perforée sont non traversantes, et on lamine, après réalisation des connexions entre les plots de sortie de la puce et les bornes de l'antenne, la feuille perforée sur le substrat de façon que chaque cavité encapsule et protège une puce microélectronique.
L'invention concerne également un dispositif électronique d'identification radiofréquence, caractérisé en ce qu'il est obtenu à l'aide du procédé de fabrication tel que décrit plus haut. Selon l'invention, le dispositif électronique d'identification radiofréquence possède de préférence une longueur comprise entre environ 14 mm et environ 25 mm, une largeur comprise entre environ 13 mm et environ 19 mm, et une épaisseur inférieure à environ 350 micromètres.
Avantageusement, le dispositif d'identification radiofréquence selon l'invention comporte :
- un substrat fin portant une puce microélectronique ayant des plots de sortie;
- une antenne réalisée sur le substrat, les bornes de l'antenne étant reliées aux plots de sortie correspondants de la puce microélectronique par des moyens d'interconnexion; et le dispositif d'identification étant caractérisé en ce qu'il comporte une feuille plane et perforée, d'épaisseur faible et calibrée, cette feuille perforée étant mécaniquement reliée à une des faces du substrat, et comportant une cavité dans laquelle sont logés la puce et les moyens d'interconnexion,
- l'ensemble formé par l'empilement du substrat et de la feuille perforée ayant une épaisseur inférieure à environ 350 micromètres.
L'invention vise encore à protéger l'utilisation d'un dispositif électronique tel que décrit précédemment, pour fabriquer un passeport électronique comportant une ou plusieurs feuilles revêtues d'informations d'identification de son porteur, l'une des feuilles du passeport comportant un évidement apte à recevoir le dispositif électronique selon l'invention. L'invention concerne enfin un passeport électronique, caractérisé en ce qu'il comporte dans au moins une de ses feuilles, un évidement dans lequel est inséré et solidarisé un dispositif électronique d'identification radiofréquence selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre un procédé de fabrication de dispositifs d'identifaction radiofréquence conforme à l'état de la technique ;
- la figure 2 illustre un premier mode de réalisation du procédé de fabrication selon l'invention ;
- la figure 3 illustre une variante du procédé de fabrication de la figure 2 ;
- la figure 4 illustre un procédé de fabrication en continu de dispositifs d'identification radiofréquence conformes à l'invention. On se réfère à la figure 1.
Dans cette figure, on a représenté en coupe un dispositif électronique 10 pour passeports ou produits analogues, réalisé selon un mode connu. Pour fabriquer ce dispositif, on a déposé un micromodule électronique 1 sur une feuille support 5, dans la cavité 3 d'une feuille 2. Le micromodule 1 est pourvu d'une antenne (non visible), et d'une puce de silicium 4 reliée à l'antenne. Afin de combler le vide dans la cavité 3 au-dessus et autour de la puce 4, on a déposé une résine de nivelage remplissant la cavité, puis on a recouvert la cavité 3 à l'aide d'une feuille 6 de même nature que la feuille 2 pourvue de la cavité. Après le recouvrement, il est nécessaire de cuire le module électronique 10 au four pour réticuler la résine de nivelage. Or cette opération engendre plusieurs inconvénients. Tout d'abord elle prend un temps très long, de plusieurs heures, et nécessite du matériel conséquent, tel que des fours. De plus, la réticulation produit des déformations, par gonflement puis retrait de la résine de nivelage, déformations qui sont pénalisantes lorsqu'on cherche à obtenir des produits de très faible épaisseur, comme ceux destinés à être incorporés dans des passeports. En outre, les fabricants de papiers pour passeports, et leurs clients imprimeurs, disposent en général du savoir-faire requis pour laminer des feuilles comme celles destinées à la fabrication des passeports, mais les opérations de dépôt de résine et de cuisson sont totalement inconnues aux fabricants de passeports ou documents analogues, ce qui complique la mise en oeuvre de la méthode connue pour fabriquer des modules électroniques pour passeport.
On se réfère maintenant à la figure 2, dans laquelle on a représenté en coupe un dispositif d'identification radiofréquence 20 réalisé selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention.
Chaque dispositif d'identification radiofréquence 20 comporte un substrat 21 sur lequel on a disposé une feuille 22 d'épaisseur faible et calibrée, contribuant, à la manière d'une entretoise, à l'obtention d'une épaisseur fine et calibrée pour le dispositif d'identification radiofréquence 20. Cette feuille 22 comporte dans son épaisseur une ou plusieurs perforations, traversantes ou non, formant des réservations ou cavités 23, à l'endroit prévu pour recevoir une puce microélectronique 24 provenant d'une plaquette tronçonnée par sciage. Du fait des perforations qu'elle comporte, la feuille 22 sera dénommée par l'expression « feuille perforée » pour les besoins de la présente description. Chaque cavité 23 de la feuille perforée 22 est traversante dans le mode de réalisation de la figure 2, de sorte qu'après dépôt de la feuille perforée 22 sur le susbtrat 21, les plots de sortie 25 de la puce microélectronique 24 restent accessibles pour réaliser la connection avec les bornes 26 de l'antenne. Selon l'invention, le substrat 21 est relativement flexible.
Réalisé de préférence, mais pas exclusivement, en polyimide ou en polyépoxy, il est de préférence continu et conditionné en rouleau et est revêtu sur au moins un de ses faces, d'un très mince film adhésif (non représenté). De même, la feuille perforée 22 est de préférence, mais pas exclusivement, réalisée en poly-éthylène- téréphtalate ou en polyimide. Plus précisément, il peut s'agir notamment de matériaux de la famille des polyetherimides (PEI), des polyimides, des polyester (polyéthylène naphtalate ou PEN ; polyéthylène téréphtalate ou PET). Ces matériaux étant choisis pour présenter un module de tension de l'ordre de 2 à 4 gigapascal (Gpa).
La feuille 22 est conditionnée en rouleau et est déposée sur le susbstrat 21 par laminage sur la face du substrat revêtue d'un film adhésif obtenu par enduction, ou d'un film adhésif de type « hot melt » en terminologie anglosaxonne, ou encore d'un adhésif sensible à la pression. La cohésion entre les deux couches 21 et 22 est ainsi assurée par l'adhésif, qui est par exemple de type epoxy. L'épaisseur de la couche de matériau adhésif sera suivant les besoins spécifiques comprise dans une fourchette allant de 5 à 70 micromètres. Mais il peut également s'agir d'une adhésion obtenue sans adhésif, en utilisant les propriétés adhésives intrinsèques des matériaux eux-mêmes, comme le PET.
Il est crucial que pour assurer une épaisseur faible et calibrée de l'ensemble 20 ainsi assemblé, le substrat flexible 21 et la feuille perforée 22 soient chacun d'épaisseur sensiblement uniforme, la somme de leurs épaisseurs étant inférieure à environ 350 micromètres. L'épaisseur de la feuille perforée 22 est constante et calibrée. Elle est légèrement supérieure à l'épaisseur de la puce microélectronique 24. La puce 24 déposée dans la cavité 23 est collée sur le substrat 21 au moyen d'une colle qui peut être électriquement conductrice ou électriquement isolante (procédé connu sous le nom de « die attach » en terminologie anglosaxonne), au niveau de l'interface entre le substrat 21 et la feuille perforée 22. On dispose la face active de la puce de façon que ses plots de sortie 25 soient orientés vers l'ouverture de la cavité 23. Les plots de sortie 25 de la puce sont connectés électriquement aux bornes 26 correspondantes de l'antenne 27 en utilisant une technique de microcâblage connue en elle-même, dite de « wire-bonding », qui consiste à réaliser par des fils conducteurs 28 et des soudures, la connexion des plots de sortie 25 de la puce 24 avec le bornier de contacts 26 de la plaque de circuit imprimé.
Il est à noter que l'interconnexion électrique de la puce 24 et de l'antenne 27 peut aussi se faire au moyen d'une autre technique dite de « Flip Chip », selon laquelle on utilise une puce à bosses ou protubérances conductrices, métallique ou en polymère (« bumps »), que l'on colle sur le substrat de façon que la face active de la puce qui porte les plots de sortie de la puce soit orientée vers le bas (selon l'orientation conforme à la figure 2). La connexion électrique est assurée par les protubérances conductrices du substrat, reliées aux bornes respectives de l'antenne.
Une autre possibilité de connexion encore consiste à utiliser une technique de « wire déposition », dans laquelle on colle la face de la puce opposée à celle qui porte les plots de sortie sur le substrat, de façon à présenter les plots de sortie vers le haut de la cavité. Ensuite on effectue une connexion par dépôt d'une substance conductrice à faible viscosité, entre chaque plot de sortie de la puce, et une borne correspondante de l'antenne.
Lorsque les connexions électriques 28 sont réalisées, on effectue un enrobage de la puce câblée en boîtier (opération dite de « potting » en terminologie anglosaxonne), qui consiste à protéger la puce 24 et les fils de connexion 28 soudés, ou les protubérances conductrices, le cas échéant, en remplissant le reste de la cavité 23 avec une résine d'encapsulation liquide 29 qui peut être, par exemple, à base de silicone epoxy ou de polyuréthane, et on polymérise ensuite la résine pour la faire durcir. De cette façon, la cavité 23 est remplie et obturée et on obtient un dispositif d'identification radiofréquence 20 particulièrement fin, et d'épaisseur particulièrement calibrée.
En outre, sa flexibilité est parfaitement adaptable aux différentes applications finales, puisque l'homme du métier saura aisément choisir la flexibilité du matériau du substrat 21 et de la feuille perforée 22, ainsi que la viscosité de la résine d'encapsulation 29, en fonction des caractéristiques de flexibilité et de durabilité recherchées.
S'agissant de la résine d'encapsulation 29, on choisira par exemple parmi des résines de type monocomposant sans solvant, électriquement isolante, notamment de la famille des epoxy ou acrylates. Leur polymérisation est obtenue par réticulation en température, ou par rayonnement ultraviolet, ou les deux. La résine peut être transparente ou opaque. Ses caractéristiques de viscosité (viscosité plan cône à 25 ° C) étant de 400 milliPascal. seconde (mPa.s) à 45000 mPa.s, et ses caractéristiques de dureté après réticulation étant de 60 à 90 shore D.
En ce qui concerne les dimensions du dispositif d'identification radiofréquence 20 selon l'invention, elles pourront dépendre des applications finales, et notamment de la portée recherchée qui conditionne la taille de l'antenne. En pratique, les dispositifs d'identification 20 destinés à communiquer à faible distance et à être incorporés dans des passeports ou des supports analogues, pourront avoir des dimensions tout à fait réduites, par exemple une longueur comprise entre environ 14 mm et environ 25 mm, une largeur comprise entre environ 13 mm et environ 19 mm, et une épaisseur inférieure à environ 350 micromètres.
Afin d'obtenir un empilement d'épaisseur relativement constante et calibrée, la feuille perforée 22 et le substrat auront des tolérances d'épaisseur inférieures ou égales à 20 micromètres. Pour la réalisation de l'antenne sur le substrat 21, on utilisera un procédé soustractif tel que la gravure, un procédé additif de métal (cuivre ou aluminium notamment), ou un procédé de sérigraphie de matière conductrice (colle ou encre conductrice) sur un support diélectrique, notamment de type polyimide ou epoxy. L'épaisseur de l'antenne sera suivant les besoins spécifiques ou la technologie utilisée, de l'ordre de 2 à 70 micromètres.
On se réfère à la figure 3. Dans cette variante de réalisation d'un dispositif d'identification radiofréquence 30 selon l'invention, la cavité ou réservation 23 de la feuille perforée 22 est non traversante.
Dans ce mode de réalisation, on commence par déposer l'antenne 27 sur le substrat 21, puis on colle une puce microélectronique 24 sur le substrat 21, du même côté que l'antenne 27, et on réalise la connexion électrique des plots 25 de la puce 24 avec les bornes 26 de l'antenne, en utilisant l'une des techniques d'interconnexion décrites précédemment.
Après réalisation des connexions entre les plots de sortie 25 de la puce 24 et les bornes 26 de l'antenne puis encapsulation de la puce, la feuille perforée 22 est laminée sur le substrat 21 de façon que la cavité 23 encapsule et protège la puce microélectronique 24. On se réfère à la figure 4.
On a représenté dans cette figure une feuille de susbstrat 21 configurée en bande, par exemple de 35 mm de largeur, enroulée en rouleau, et surmontée d'une feuille perforée 22 également en bande. La bande de substrat 21 comporte sur ses côtés des trous d'entraînement 32 destinés à coopérer avec les picots d'une machine (non représentée) de laminage, de façon à entraîner la bande de substrat 21. La bande de matériau de la feuille perforée 22 comporte des cavités 23 régulièrement espacées dans lesquelles il est prévu de disposer une puce microélectronique 24 et la résine 29 comme décrit précédemment. On aperçoit au fond de chaque cavité 23, les bornes 26 de chaque antenne réalisée sur la bande de substrat 21 par une des techniques connues, par exemple le dépôt de matière conductrice. Selon l'invention, la bande de substrat 21 revêtue d'un matériau adhésif, et la feuille perforée 22 en bande sont laminées ensemble à l'aide de machines de laminage connues. Au fur et à mesure de l'avancement du laminage, chaque cavité 23 est pourvue de sa puce microélectronique 24, qui est connectée électriquement aux bornes de l'antenne, puis chaque cavité 23 est remplie de résine d'encapsulation 29. Puis on individualise les dispositifs électroniques ainsi formés, en réalisant une découpe 33 transversale au sens de défilement des bandes laminées (21, 22) entre deux dispositifs électroniques 30 contigus. Ce procédé de fabrication permet par conséquent une fabrication en continu de dispositifs électroniques (20,30) selon l'invention, avec une cadence élevée, supérieure à 4000 pièces à l'heure, et une excellente fiabilité.
Les dispositifs électroniques (20 ;30) obtenus selon les procédés conformes à l'invention forment des pastilles de dimensions réduites et d'épaisseur faible et calibrée. Ces pastilles peuvent ensuite être reportées, notamment pas collage, laminage ou d'autres techniques connues, dans des supports tels que des feuilles destinées à la fabrication de passeports, ou de tout autre document d'identification.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un dispositif d'identification radiofréquence (20,30), comportant les étapes suivantes :
- on réalise une antenne (27) sur un substrat (21) fin et flexible ;
- on dispose sur ledit substrat (21) une feuille perforée (22) 5 comportant au moins une cavité (23) dans son épaisseur ;
- on dépose dans chaque cavité (23) de ladite feuille perforée (22) une puce microélectronique (24) et on connecte électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique aux bornes correspondantes (26) de l'antenne (27); io - on protège la puce microélectronique (24) ainsi câblée en obturant la cavité (23) renfermant la puce; caractérisé en ce que le substrat fin et flexible (21) et la feuille perforée (22) sont chacune d'épaisseur fine, calibrée, sensiblement uniforme et plane, la somme de leurs épaisseurs étant inférieure à
]5 environ 350 micromètres, et l'épaisseur de la feuille perforée (22) étant constante et légèrement supérieure à l'épaisseur de la puce microélectronique (24).
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé 0 en ce que le substrat flexible (21) et la feuille perforée (22) étant continus et conditionnés en rouleau, on assemble une pluralité de dispositifs électroniques d'identification (20,30) par lamination en continu, puis on individualise les dispositifs électroniques ainsi formés, en réalisant une découpe transversale (33) entre deux 5 dispositifs électroniques (20) contigus.
3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille perforée (22) est conditionnée en rouleau et est déposée sur le substrat (21) par laminage sur une face du substrat revêtue d'un film adhésif.
4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour connecter électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique (24) aux bornes (26) de l'antenne, on colle la face de la puce opposée à celle qui porte les plots de sortie (25) de la puce sur le substrat (21), de façon à présenter ses plots de sortie (25) vers le haut de la cavité (23), ladite cavité étant traversante, et on effectue une connexion (28) par microcâblage entre chaque plot de sortie (25) de la puce (24), et une borne correspondante (26) de l'antenne.
5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour connecter électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique (24) aux bornes (26) de l'antenne on colle la face de la puce opposée à celle qui porte les plots de sortie (25) de la puce (24) sur le substrat (21), de façon à présenter ses plots de sortie (25) vers le haut de la cavité (23), et on effectue une connexion par dépôt d'une substance conductrice à faible viscosité, entre chaque plot de sortie (25) de la puce (24) , et une borne correspondante (26) de l'antenne.
6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour connecter électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique (24) aux bornes (26) de l'antenne, on colle la face de la puce qui porte les plots de sortie de la puce sur des protubérances conductrices du substrat, reliées aux bornes respectives de l'antenne.
7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes 4 3 6, caractérisé en ce que pour obturer la cavité (23) renfermant la puce (24), on dépose dans la cavité (23), au-dessus de la puce microélectronique (24) et des connexions (28) aux bornes de l'antenne, une résine d'encapsulation liquide (29), de façon à remplir sensiblement le volume libre de la cavité (23), puis on polymérise la résine (29).
8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, les cavités (23) de la feuille perforée (22) étant non traversantes, on lamine, après réalisation des connexions entre les plots de sortie de la puce et les bornes de l'antenne, la feuille perforée (22) sur le substrat (21) de façon que chaque cavité (23) encapsule et protège une puce microélectronique (24).
9. Dispositif électronique d'identification radiofréquence
(20 ;30), caractérisé en ce qu'il est obtenu à l'aide du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Dispositif électronique d'identification radiofréquence (20 ;30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il possède une longueur comprise entre environ 14 mm et environ 25 mm, une largeur comprise entre environ 13 mm et environ 19 mm, et une épaisseur inférieure à environ 350 micromètres.
11. Dispositif électronique d'identification radiofréquence (20 ;30), comportant :
- un substrat fin (21) portant une puce microélectronique (24) ayant des plots de sortie (25); - une antenne (27) réalisée sur le substrat (21) et dont les bornes (26) sont reliées aux plots de sortie (25) correspondants de la puce microélectronique (24) par des moyens d'interconnexion (28);
- caractérisé en ce qu'il comporte une feuille plane perforée (22) d'épaisseur faible et calibrée, cette feuille perforée (22) étant mécaniquement reliée à une des faces du substrat (21), et comportant une cavité (23) dans laquelle sont logés la puce (24) et les moyens d'interconnexion (28),
- l'ensemble formé par l'empilement du substrat (21) et de la feuille perforée (22) ayant une épaisseur inférieure à environ 350 micromètres.
12. Utilisation d'un dispositif électronique (20 ;30) selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, pour la fabrication d'un passeport comportant une ou plusieurs feuilles revêtues d'informations d'identification de son porteur, l'une des feuilles du passeport comportant un évidement apte à recevoir le dispositif électronique (20 ;30).
13. Passeport électronique, caractérisé en ce qu'il comporte dans au moins une de ses feuilles, un évidement dans lequel est inséré et solidarisé un dispositif électronique d'identification radiofréquence (20 ;30) selon l'une des revendications 1 à 11.
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