ES2318724T3 - Metodo de colocacion de un grupo electronico sobre un sustrato y dispositivo de colocacion de dicho grupo. - Google Patents

Metodo de colocacion de un grupo electronico sobre un sustrato y dispositivo de colocacion de dicho grupo. Download PDF

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Abstract

Método de colocación en un soporte (7) de por lo menos un grupo electrónico comprendiendo un chip (4), que comporta al menos un contacto eléctrico (5, 5'') sobre una de sus caras, y al menos un segmento (3, 3'') de pista conductora conectada a dicho al menos un contacto eléctrico (5, 5''), caracterizado por el hecho que comprende las etapas siguientes: - formación de dicho al menos un segmento (3: 3'') de pista conductora teniendo un contorno predeterminado; - toma de dicho al menos un segmento (3: 3'') de pista con un dispositivo de instalación (6), - toma del chip (4) con el dispositivo de instalación (6) llevando el segmento (3, 3'') de pista, de manera que una extremidad de dicho segmento (3, 3'') se coloque en frente de un contacto (5, 5'') del chip (4) o se aplique contra dicho contacto (5, 5''); - colocación de dicho grupo electrónico mantenido por dicho dispositivo de instalación (6) en una posición determinada con respecto a dicho soporte (7); y - prensado de dicho grupo electrónico en dicho soporte (7).

Description

Método de colocación de un grupo electrónico sobre un sustrato y dispositivo de colocación de dicho grupo.
Campo técnico
La presente invención hace referencia al campo del ensamblaje de transpondedores, de tarjeta chip, de circuitos integrados u otro soporte de datos numéricos y más particularmente a la colocación, el montaje y la conexión de grupos electrónicos sobre un soporte aislante llamado más comúnmente substrato.
Técnica anterior
Se entiende por grupo electrónico un componente en forma de chip semiconductor provisto sobre una de sus caras de unas zonas de contactos eléctricos sobre los cuales están dispuestos unos segmentos de pistas conductoras que prolongan dichos contactos. Estos segmentos de pistas constituyen unas conexiones que conectan el chip a unos elementos externos situados sobre el substrato. Por ejemplo, en un transpondedor los segmentos de pistas del grupo sirven para conectar este último a las extremidades de una antena dispuesta sobre la periferia del substrato.
Existen varios métodos de colocación y de conexión de un chip o de un grupo electrónico sobre un substrato que incluye pistas conductoras que hay que conocer.
El documento EP0694871 describe un método de colocación de un chip efectuado con la ayuda de una herramienta de prensado en caliente. El chip es tomado por la herramienta, con la cara que incluye los contactos dirigida hacia arriba, y después prensado en caliente en el material del substrato. La cara que incluye los contactos aflora a la superficie del substrato. Las conexiones son realizadas por serigrafía o por trazado de pistas por medio de una tinta conductora que conecta los contactos del chip a una antena por ejemplo. Según una variante, se dispone un segmento de pista sobre el substrato y el chip es prensado en caliente con la cara que lleva los contactos dirigida hacia el substrato para realizar una conexión a través de la presión de un contacto de dicho chip sobre el segmento de pista.
En el documento WO98/26372, el chip incluye unos contactos en relieve y está dispuesto con la cara que lleva los contactos dirigida hacia el substrato. Los contactos del chip son aplicados contra unos terminales conductores de una antena impresa en el substrato. Una hoja intermedia de materia plástica es superpuesta sobre el substrato equipado de este modo y recubre el chip. Una segunda hoja recubre el substrato antes del laminado en caliente de este ensamblaje de hojas. Este método llamado técnica del "chip invertido" o "flip chip" permite realizar en una sola operación la instalación y la conexión del chip y garantizar un espesor mínimo del grupo.
El documento WO98/44452 describe un proceso de fabricación de una tarjeta chip que incluye al menos un microcircuito en el substrato de la tarjeta. El microcircuito es dispuesto de tal manera que los bornes de salida queden dirigidos hacia arriba. La conexión de los bornes con los contactos de una antena situados sobre la superficie del substrato es efectuada mediante una aplicación de tinta conductora por medio de una jeringa. El microcircuito se dispone en el fondo de una cavidad cuya profundidad es mayor que su espesor para dejar un espacio que permita cubrir dicho microcircuito de resina después de la realización de las conexiones. Estas últimas se adaptan al perfil del microcircuito y al de la cavidad antes de llegar hasta los contactos o las pistas impresas sobre la superficie del substrato.
En el método del documento EP1410322, un módulo completo que incluye un chip equipado con unas zonas de contacto está dispuesto a partir de una banda de soporte sobre un substrato, que incluye unas pistas conductoras impresas, también dispuestas en banda. Se dispone un módulo entre los que están fijados sobre la banda, enfrente de una porción de banda provista de un grupo de pistas conductoras que forman, por ejemplo, una antena. Después, éste es separado de la banda para ser pegado sobre el substrato cerca de las terminaciones de la antena. La conexión de las zonas de contactos del módulo con la antena es efectuada por presión y engaste con un dispositivo apropiado durante el encolado del módulo.
El documento FR2780534 describe un método de fabricación de un objeto que incluye un cuerpo que incluye una pastilla semiconductora provista de zonas de contacto sobre una de sus caras y de metalizaciones que forman una antena. El método consiste en insertar la pastilla mediante prensado en caliente en una placa de material termoplástico. La cara de la pastilla provista de las zonas de contacto es colocada de tal manera que aflore a una de las caras de la placa. Las metalizaciones que forman la antena así como los enlaces de las zonas de contacto de la pastilla son realizados sobre la misma cara de la placa por serigrafía de una tinta conductora.
Este método se vuelve inaplicable cuando las dimensiones de la pastilla semiconductora son muy pequeñas, comprendidas en una gama de varias decenas de milímetros. En efecto, la serigrafía o la aplicación de materia conductora mediante otro método (trazado, proyección) no permite alcanzar la precisión necesaria que permita evitar los cortocircuitos o las rupturas de contacto al nivel de las zonas de conexión de la pastilla.
El inconveniente principal de los métodos de colocación y de conexión anteriormente descritos es su falta de precisión sobre todo cuando las dimensiones del chip que forma el grupo electrónico son muy reducidas, por ejemplo de 0,2 mm por 0,2 mm. Además, la distancia muy reducida, de 0,05 mm, que separa los segmentos de pista unidos a los contactos del chip, requiere una gran precisión de posicionamiento y de conexión.
En los tres primeros ejemplos, un chip o un microcircuito solo es colocado sobre el substrato o bien con los contactos prensados sobre unas pistas impresas sobre una cara del substrato (chip invertido), o con los contactos aparentes conectados ulteriormente. Estos dos tipos de procedimientos se vuelven poco fiables cuando el tamaño del chip y el de los contactos disminuye.
En el penúltimo ejemplo, los módulos son fabricados separadamente y dispuestos sobre una banda antes de ser colocados sobre el substrato. Este método ha resultado ser también relativamente lento y costoso.
Descripción sumaria de la invención
El objetivo de la presente invención es asegurar una precisión máxima tanto al nivel de la fabricación de un grupo electrónico a partir de un chip de pequeñas dimensiones como al nivel de la colocación de dicho grupo sobre un substrato aislante. Otro objetivo consiste en alcanzar un coste de producción de transpondedores muy bajo con un ritmo de fabricación elevado.
Estos objetivos son alcanzados por un método según la reivindicación 1.
El término substrato se refiere aquí a cualquier soporte aislante, sea una tarjeta, una etiqueta, un objeto o una porción de la estructura del objeto (caja de aparato, etiqueta de identificación, caja, forro de embalaje, documento, etc.) susceptible de estar equipado con un grupo electrónico según el método anterior.
Según una forma de realización preferida, el segmento de pista consiste en una lámina con una forma cualquiera estampada a partir de una hoja de material conductor con la ayuda de una herramienta de estampado. Este es trasladado posteriormente sobre el dispositivo de instalación que lo mantiene por ejemplo por medio de un dispositivo de aspiración de aire. En general, el número de segmentos de pista estampados corresponde al número de contactos del chip. Estas son mantenidas por el dispositivo de instalación según una colocación que depende de la colocación de los contactos sobre el chip. Su forma y sus dimensiones individuales también son determinadas por la configuración de los contactos del chip así como por la de las pistas conductoras del substrato.
Los segmentos de pista también pueden constituir una antena de un transpondedor que funcione por ejemplo en el campo de las frecuencias UHF (Ultra High Frequency). En un ejemplo, la extremidad del segmento que no está conectada al chip permanece libre, es decir sin conexión a otras pistas sobre el substrato. Según otra configuración, el segmento forma un bucle cuya extremidad está conectada al chip. Este segmento, por supuesto, puede ser tratado por el dispositivo de instalación de la misma manera que un segmento que incluya una sola extremidad conectada al chip.
En este tipo de configuración, no se excluye el hecho de que el chip incluya otros contactos a partir de los cuales unos segmentos son conectados a unas pistas o a unas superficies de contacto dispuestas sobre el substrato.
El dispositivo de instalación sobre el que están fijados los segmentos de pista toma un chip, también por aspiración según una forma de realización, y se aplican las extremidades de los segmentos de pista contra los contactos del chip. Este grupo es posteriormente colocado y prensado en el lugar previsto sobre el substrato, y las extremidades libres de los segmentos de pistas se conectan a las terminaciones de un circuito presente sobre el substrato (por ejemplo, una antena).
El objeto de la presente invención consiste también en un dispositivo de instalación según la reivindicación 34.
Los medios de mantenimiento del segmento de pista están constituidos preferiblemente por un dispositivo de aspiración de aire que crea un vacío sobre una de las caras del segmento de pista. Un dispositivo similar puede estar previsto también para coger un chip con una extremidad del segmento de pista aplicada contra un contacto del chip. El grupo montado de este modo es transportado hacia un emplazamiento predeterminado del substrato donde será implantado. El dispositivo de instalación incluye también unos medios de prensado del grupo en el substrato.
Una ventaja de la invención consiste en evitar la realización de un módulo intermedio gracias al hecho de que el grupo electrónico es ensamblado por medio del dispositivo de instalación antes de su colocación sobre el substrato.
La invención se refiere también a un objeto portátil que incluye sobre toda o parte de su estructura un substrato aislante en cuya materia se introduce al menos un chip electrónico que incluye una cara provista de al menos un contacto, y dicha cara aflora a la superficie del substrato, caracterizado por el hecho de que al menos un segmento de pista conductora aplicado contra la superficie del substrato está conectado al contacto del chip.
Descripción de las figuras
Se entenderá mejor la invención gracias a la descripción detallada siguiente y que se refiere a los dibujos anexos proporcionados a modo de ejemplo en ningún caso limitativo, en los que:
- La figura 1 ilustra el estampado de los segmentos de pista a partir de una banda de material conductor y una vista esquemática desde arriba en transparencia del dispositivo de instalación que mantiene un chip y los segmentos de pista.
- La figura 2 ilustra una vista ampliada en corte del grupo electrónico constituido por el chip y los segmentos de pista.
- La figura 3 muestra una vista desde arriba de una porción de substrato en el que el grupo ha sido colocado y conectado a unas pistas impresas.
- La figura 4 muestra una vista ampliada en corte de la porción de substrato de la figura 3.
- La figura 5 muestra una vista esquemática desde abajo de la cabeza del dispositivo de instalación que mantiene los segmentos de pista y el chip.
- La figura 6 ilustra una variante donde los segmentos de pistas son estampados a partir de una banda conductora provista de zonas aislantes.
- La figura 7 muestra una vista desde arriba de una porción de substrato en la cual los segmentos de pistas del grupo provistas de zonas aislantes cruzan y/o se superponen a otras pistas del substrato.
- La figura 8 muestra una vista desde arriba de una porción de substrato en la que los segmentos de pistas del grupo de mayor longitud y provistas de zonas aislantes están pegadas sobre el substrato cruzando unas pistas.
- La figura 9 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato en la cual el grupo chip-segmentos ha sido introducido en el substrato.
- La figura 10 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato que incluye un alojamiento de dimensiones superiores a las del chip, el grupo chip-segmentos es mantenido en el alojamiento gracias a un adhesivo que rellena los espacios libres.
- La figura 11 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato que incluye un alojamiento cuya profundidad es inferior a la altura del chip. La materia del substrato rellena los espacios libres durante la introducción del grupo chip-segmentos en el alojamiento.
- La figura 12 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato formado por dos capas superpuestas, la capa superior incluye una ventana de dimensiones sensiblemente iguales a las del chip, y el grupo chip-segmentos es introducido dentro de la ventana.
- La figura 13 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato formado por dos capas superpuestas, la capa superior incluye una ventana de dimensiones superiores a las del chip, el grupo chip-segmentos es mantenido en el alojamiento gracias a un adhesivo que rellena los espacios libres.
- La figura 14 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato formado por dos capas superpuestas, la capa superior de espesor inferior a la altura del chip incluye una ventana. La materia de la capa inferior del substrato rellena los espacios libres durante la introducción del grupo chip-segmentos en la ventana.
- La figura 15 ilustra un corte ampliado de una porción de substrato formado por dos capas superpuestas, la capa inferior incluye una ventana. El grupo chip-segmentos es introducido en la capa superior enfrente de la ventana de la capa inferior.
- La figura 16 ilustra el corte de la figura 15 con el grupo chip-segmentos introducido en la capa superior y la materia de esta última rellena la ventana de la capa inferior.
- La figura 17 ilustra una porción de substrato que incluye un grupo chip-segmentos con segmentos cruzando unas pistas conductoras pasando sobre unos segmentos aislantes.
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Descripción detallada de la invención
Según el método de la invención, cada grupo electrónico, antes de su colocación y de su conexión, es montado con otros elementos presentes sobre el substrato. Se recortan unos segmentos (3, 3') de pistas cuyo número corresponde en general al número de contactos (5, 5') del chip (4) en una hoja (2) de material conductor y éstos son posteriormente ensamblados sobre estos contactos (5, 5').
La figura 1 muestra un ejemplo de un par de segmentos (3, 3') de pista rectangulares dispuestos al tresbolillo estampado en una hoja (2) o una banda de cobre procedente de un rodillo por ejemplo. La herramienta de estampado (1) funciona aquí de abajo hacia arriba y empuja los segmentos (3, 3') recortados hacia su superficie superior para poder ser transferidos fácilmente sobre el dispositivo de instalación (6). Este último está dispuesto encima de la herramienta de estampado (1) y aspira los segmentos (3, 3') manteniéndolos en la misma posición que durante su estampado. Un chip (4) electrónico es posteriormente tomado por el dispositivo de instalación (6) que transporta los segmentos (3, 3') de tal manera que sus contactos (5, 5') toquen las extremidades más cercanas de cada segmento (3, 3') en una zona central de la cabeza del dispositivo de instalación (6). El chip (4) es mantenido también sobre el dispositivo por aspiración en un modo similar a los segmentos de pista (3, 3').
El grupo formado de esta manera soportado por el dispositivo de instalación (6) es posteriormente colocado y después prensado, por ejemplo en caliente, en un substrato (7) por el mismo dispositivo. La superficie de contacto del grupo que está dirigida hacia arriba, aflora a la superficie del substrato (7) como lo muestra el corte de la figura 4 y los segmentos (3, 3') de pista están dispuestos en plano contra la superficie del substrato (7).
Las extremidades libres de los segmentos (3, 3') son conectadas por presión sobre unas terminaciones apropiadas formadas por unas pistas (8, 8') conductoras dispuestas sobre el substrato (7), ver figura 3.
En una etapa final del ensamblaje, una hoja aislante (9) de protección es laminada, según una técnica conocida, sobre toda o parte de la superficie del substrato (7) asegurando un mantenimiento mecánico final del grupo electrónico constituido por los segmentos (3, 3') de pista y el chip (4), donde las conexiones eléctricas han sido realizadas anteriormente.
Este método de instalación se aplica de manera ventajosa, por ejemplo, durante la fabricación de transpondedores o de tarjetas chip sin contacto donde el grupo electrónico es conectado, por ejemplo, a las extremidades de una antena.
La figura 2 muestra un corte de un grupo constituido por un chip (4) que incluye dos contactos (5, 5') provistos cada uno de una protuberancia. La conexión de los segmentos (3, 3') de pista es efectuada por presión de manera que las protuberancias realizan el contacto eléctrico con la materia conductora del segmento. Las protuberancias pueden estar compuestas también de un material conductor fusible a una temperatura relativamente poco elevada (aleación a base de estaño, por ejemplo) para poder realizar la conexión de los segmentos de pista con la ayuda del dispositivo de instalación mediante un aporte de calor.
Cuando el punto de fusión del material de las protuberancias es más elevado, como por ejemplo en el caso del oro, unos puntos de soldaduras suplementarias, por ejemplo por láser, ultrasonidos o también por termo-compresión, permiten asegurar un contacto eléctrico óptimo. Estas operaciones de soldaduras pueden ser efectuadas sea con el dispositivo de instalación durante o después de la introducción del grupo electrónico en el substrato (7) o sea durante una etapa suplementaria después de la instalación del grupo electrónico. Otra posibilidad consiste en utilizar un dispositivo de soldadura separado del dispositivo de instalación para soldar, durante una etapa previa, el o los segmentos (3, 3') conductores con los contactos (5, 5') del chip (4) a temperatura elevada. El grupo chip-segmentos es posteriormente transferido sobre el dispositivo de instalación que lo coloca sobre el substrato (7) para introducirlo a una temperatura más baja adaptada al reblandecimiento del substrato por ejemplo. Debido a la temperatura elevada del dispositivo de soldadura, esta operación de colocación se vuelve difícilmente realizable con un solo dispositivo que efectúe a la vez la soldadura y la colocación sin deteriorar el substrato.
Según una variante, la conexión de los segmentos (3, 3') de pista sobre los contactos (5, 5') del chip (4) puede ser realizada mediante la aplicación de un pegamento conductor sobre estos contactos (5, 5') antes de la toma del chip (4) por el dispositivo de instalación (6). Otra posibilidad consiste en aplicar el pegamento conductor sobre la extremidad de los segmentos (3, 3') enfrente a los contactos (5, 5') del chip (4). Esta operación es ejecutada durante una etapa anterior a la transferencia del segmento (3, 3') sobre el dispositivo de instalación (6) antes o después de su estampado. El pegamento puede ser aplicado también previamente en forma inactiva sobre la hoja conductora y ser activado ulteriormente. El encolado de los contactos (5, 5') del chip (4) con los segmentos (3, 3') de pista es efectuado de este modo durante la toma del chip (4) por el dispositivo de instalación (6), posteriormente durante o después de la etapa de introducción del grupo chip-segmentos en el substrato (7).
La figura 5 representa una vista esquemática desde abajo de la cabeza del dispositivo de instalación (6) según la invención equipada con orificios (10, 10', 11) destinados a mantener por aspiración de aire (vacío) los diferentes elementos del grupo electrónico. En una primera etapa, la aspiración de aire por los orificios (10, 10') permite recibir los segmentos (3, 3') de pista sobre la herramienta de estampado (1) y mantenerlos en posición. En una segunda etapa, el chip (4) es tomado desde un soporte adecuado también por aspiración de aire a través de un orificio central (11). El grupo electrónico constituido de este modo y retenido por el dispositivo de instalación es finalmente transportado hacia el emplazamiento previsto sobre el substrato (7) y prensado en la materia. La cabeza del dispositivo de instalación (6) puede estar constituida o bien por varias piezas ensambladas entre sí o por un solo bloque que sirve de soporte global a la herramienta de estampado, al sistema de aspiración de los segmentos y del chip, a los medios de soldadura etc. según un ejemplo de configuración.
La figura 6 muestra una variante donde la banda conductora (2) en la que están estampados los segmentos (3, 3') de pista está provista de zonas (12, 12') aislantes aplicadas contra la cara inferior de la banda. Estas zonas (12, 12') están dispuestas para formar una parte central aislada (13, 13'), sobre la cara destinada a ser aplicada contra el substrato, de cada segmento estampado a partir de esta banda (2).
Las extremidades de los segmentos (3, 3') son liberadas de la zona aislante para asegurar las conexiones con el chip (4) y las pistas o las zonas conductoras del substrato (7) previstas para este propósito. Este aislamiento permite evitar cortocircuitos con las pistas (8, 8') del substrato (7) que los segmentos cruzan en ciertas configuraciones, tal y como lo ilustra la figura 7.
Según una variante, las zonas aislantes sobre los segmentos pueden ser realizadas a partir de segmentos aislantes obtenidos en un modo similar a los segmentos conductores pero a partir de una película aislante. Estos segmentos son transferidos sobre el dispositivo de instalación sobre el que son mantenidos contra los segmentos de pista apropiados antes de la colocación y de la introducción del grupo en el substrato. Esta variante permite realizar unos segmentos aislantes de cualquier forma y en particular más ancha que los segmentos conductores con el fin de asegurar un mejor aislamiento de un cruce de pistas por ejemplo (ver el ejemplo de la figura 17).
Según otra variante ilustrada por la figura 8, en caso de que los segmentos (3, 3') tengan una longitud mayor, la película aislante de la banda conductora (2) puede incluir una capa de pegamento. Esta última, una vez activada, permite asegurar el mantenimiento del segmento sobre el substrato cuando cruza varias pistas por ejemplo. La capa de pegamento también puede estar dispuesta sobre el substrato (7) en vez de aplicada sobre la película aislante.
Durante la instalación del grupo, los segmentos (3, 3') son pegados sobre el substrato (7), por ejemplo, gracias a la activación por calentamiento local de la capa de pegamento por el dispositivo de instalación (6) en unos puntos (14, 14') situados enfrente de la zona aislante. Estos puntos (14, 14') están situados preferiblemente fuera de las pistas del substrato (7), lo que permite obtener un mejor encolado.
Según una variante, las operaciones de estampado de los segmentos (3, 3') de pistas conductoras y de colocación del grupo pueden ser efectuadas por el mismo dispositivo. En este caso, la cabeza del dispositivo se completa por una estampa que sirve para el corte de los segmentos de pistas (3, 3'). Un retiro de la estampa permite que los orificios (10, 10') de aspiración mantengan los segmentos (3, 3') en la posición adecuada antes de la toma del chip (4). La etapa de transferencia de los segmentos (3, 3') de pistas de la herramienta de estampado hacia el dispositivo de instalación es por lo tanto suprimida.
Según otra variante, los medios de toma y de retención del chip comprenden unos elementos adhesivos que reemplazan el o los orificios (11) en la zona central del dispositivo de instalación (6). El chip (4) es por lo tanto pegado temporalmente entre sus contactos (5, 5') durante el transporte del grupo electrónico hacia su emplazamiento sobre el substrato (7). Los elementos adhesivos poseen una fuerza de encolado más débil que la de fijación del chip (4) sobre el substrato (7) para poder retirar el dispositivo de instalación (6) después de la introducción del grupo electrónico. El pegamento puede subsistir sobre el chip (4) después de la instalación con el objetivo de mejorar la planeidad de la superficie del grupo electrónico en caso de que el chip (4) incluya contactos (5, 5') con protuberancias.
Se debe tener en cuenta que unos elementos adhesivos conductores según un eje vertical (eje z) pueden ser añadidos también sobre el dispositivo de instalación (6) enfrente de los contactos del chip (4). Estos pueden, o bien reemplazar los elementos adhesivos o el o los orificios de aspiración (vacío) de la zona central, o bien completarlos.
Según una variante, la cabeza del dispositivo de instalación (6) puede comprender los medios de soldadura de los segmentos (3, 3') de pistas sobre los contactos del chip (4). Estos medios de soldaduras están constituidos por ejemplo por una fuente láser o de ultrasonidos o de uno o varios cuerpos de calentamiento. Estos son activados en general antes o durante la colocación o durante o después de la introducción del grupo electrónico en el substrato (7) con el fin de ejercer la presión necesaria sobre los elementos que hay que soldar.
El método según la invención se aplica también a la fabricación de etiquetas electrónicas o de transpondedores que incluyen un substrato no termofusible, es decir, que no se derrite ni se reblandece cuando sube la temperatura. Este último puede estar constituido de un material a base de celulosa como el papel o el cartón. En este caso, es preferible crear una cavidad en la que se colocará el chip provisto con sus segmentos de pista. Se puede realizar la cavidad por fresado o introducción de un punzón después del reblandecimiento previo del substrato con la ayuda de solventes con o sin subida de la temperatura. El grupo electrónico también puede ser prensado en frío o en caliente directamente en la materia que se deforma localmente o en una zona que se ha vuelto maleable de manera que absorba el volumen del chip. El objetivo del método, como en el caso de substratos termofusibles, es el de conservar una posición precisa sin huelgo, es decir, sin posibilidad de movimiento del grupo en el interior de la cavidad. Por supuesto, dicha cavidad que sirve de alojamiento para el chip también puede estar formada en un substrato termofusible en el que un calentamiento local puede facilitar la introducción y el mantenimiento del chip en el alojamiento.
Unas pruebas con ciertos substratos no termofusibles han demostrado que una introducción directa en caliente del grupo puede provocar la combustión de la materia del substrato en el lugar donde está el chip creando de este modo la cavidad. En este caso, la formación previa de esta última ya no es necesaria.
Puede haber un número de variantes del método ilustradas por las figuras 9 a 14 en función de la materia o de la estructura del substrato o según la herramienta disponible, a saber:
- La figura 9 muestra la variante más simple donde el grupo chip-segmentos es introducido directamente en la materia del substrato (7) en caliente, o bien en frío con la ayuda de solventes. En ciertos casos, con el fin de facilitar la colocación del grupo, un alojamiento (15) está formado en el substrato (7) con unas dimensiones ligeramente inferiores o iguales a las del chip (4). La profundidad del alojamiento (15) corresponde sensiblemente al espesor del chip (4) de tal manera que su cara que incluye los segmentos (3, 3') aflora a la superficie del substrato (7). Este alojamiento (15) es creado preferiblemente durante una etapa previa a la colocación del grupo chip-segmentos con el dispositivo de instalación (6). Este último introduce o descarga el grupo en el alojamiento (15) en el que es mantenido gracias a la similitud de las dimensiones del alojamiento (15) y del chip (4). Con el fin de reducir la presión de introducción, también se puede reblandecer localmente la periferia del alojamiento (15) con la ayuda de los solventes
apropiados.
- La figura 10 muestra el caso en el que las dimensiones del alojamiento (15) son superiores a las del chip (4) con una profundidad que corresponde sensiblemente al espesor del chip (4). En este caso una sustancia preferiblemente adhesiva (16), como por ejemplo una resina termofusible, termoendurecible, o fotoendurecible con la luz ultravioleta o cualquier otro pegamento apropiado, es aplicada en el alojamiento (15). El dispositivo de instalación (6) introduce entonces el chip (4) en la sustancia adhesiva (16) que es distribuida y descargada en el espacio libre dejado a lo largo del contorno del chip (4). Este relleno permite el mantenimiento en una posición estable del grupo chip-segmentos después del endurecimiento de la sustancia adhesiva (16).
- La figura 11 muestra el caso en el que la profundidad del alojamiento (15) es inferior al espesor del chip (4) y con unas dimensiones superiores a las del chip (4). El dispositivo de instalación (6) introduce el chip de tal manera que la cara del chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore a la superficie del substrato (7). Con el fin de obtener de manera segura esta nivelación sin deformación excesiva del substrato (7), éste puede ser reblandecido (con solventes o por calentamiento) al nivel del alojamiento (15) permitiendo también una descarga (17) de la materia del substrato (7) en el espacio libre alrededor del chip (4). Este espacio rellenado de este modo mantiene la posición del grupo chip-segmentos en el alojamiento (15).
- Esta variante del método puede ser combinada con la precedente por adición de una sustancia adhesiva (16) en el alojamiento ilustrado por la figura 11 con el fin de completar el relleno del espacio en función de las dimensiones de este alojamiento (15) con respecto a las del chip (4).
Las figuras 12 a 14 muestran una variante en la que el substrato (7) está formado por dos capas (7', 7'') superpuestas y colocadas una encima de la otra. La capa superior (7') incluye una ventana (18), es decir una perforación a través de todo el espesor de esta capa (7'). La ventana (18) es realizada en general por estampado de la capa superior (7') del substrato antes de la colocación de la capa inferior (7''). La cara inferior de la ventana (18) es cerrada por la capa inferior (7'') del substrato (7) para formar un alojamiento que sirve para mantener el chip (4) en una posición precisa. El laminado de las dos capas del substrato se efectúa durante una etapa ulterior después de la colocación del grupo electrónico en el alojamiento.
- La figura 12 ilustra la variante en la que las dimensiones de la ventana (18) son inferiores o iguales a las del chip (4) y el espesor de esta capa (7') equivale a la del chip (4). Como en la variante de la figura 9, el chip (4) es introducido en la ventana (18) y mantenido directamente por las paredes de la ventana (18). La cara del chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflora a la superficie de la capa superior (7') del substrato (7).
- La figura 13 ilustra la variante en la que las dimensiones de la ventana (18) son mayores a las del chip (4) y el espesor de la capa superior (7') corresponde sensiblemente a las del chip (4). Como en la variante de la figura 10, una sustancia adhesiva (16) es aplicada en el alojamiento formado por la ventana (18) para rellenar el espacio alrededor del chip (4) cuando este chip está dispuesto en la ventana (18) e introducido en la sustancia adhesiva (16).
Las variantes de las figuras 12 y 13, en las que el espesor del substrato que incluye la ventana es similar al del chip pueden presentarse también sin el substrato inferior. El chip es mantenido por los bordes de la ventana, o bien por una sustancia adhesiva que rellena el espacio entre los bordes de la ventana y el chip. Unas capas suplementarias de protección también pueden ser añadidas al substrato en etapas ulteriores con el fin de cubrir una o las dos caras de la ventana.
- La figura 14 ilustra la variante en la que el espesor de la capa superior (7') del substrato es más reducido que el del chip (4) con las dimensiones de la ventana (18) mayores que las del chip (4). En este caso, como en el de la figura 11, el chip (4) es introducido a través de la ventana (18) y después en la capa inferior (7'') del substrato (7) reblandecido para descargar la materia (17) de esta capa (7'') a lo largo del contorno del chip (4). El espacio rellenado de este modo alrededor del chip (4) permite su mantenimiento en la ventana (18).
- Por analogía con las variantes de las figuras 10 y 11, las variantes de las figuras 13 y 14 pueden ser combinadas. Una sustancia adhesiva (16) puede ser añadida en el alojamiento ilustrado por la figura 14 para completar el relleno del espacio libre alrededor del chip (4) en función de las dimensiones de este chip con respecto a las de la ventana (18).
- Las figuras 15 y 16 muestran unas variantes con un substrato (7) en dos capas donde la ventana (18) es recortada en la capa inferior (7'') del substrato (7). El grupo chip (4) segmentos (3, 3') es introducido en la capa superior (7') enfrente de la ventana (18) de la capa inferior (7'') con el dispositivo de instalación (6). La presión ejercida por el dispositivo de instalación (6) permite descargar la materia reblandecida de la capa superior (7') en la ventana (18) como lo muestra la figura 16. Los segmentos (3, 3') afloran a la superficie de la capa superior (7') como en las variantes de las figuras 9 a 14.
Las dimensiones de la ventana (18) y el espesor de las capas (7', 7'') del substrato (7) son determinadas además por el volumen de materia necesaria para rellenar la ventana sin dejar aparecer, en la superficie del substrato (7), una depresión o una protuberancia que pueda perjudicar la aplicación del grupo chip (4) segmentos (3, 3') integrado en el substrato (7).
La figura 17 muestra un ejemplo de una forma de realización efectuada según el método de la presente invención. La porción de substrato (7) incluye un chip (4) provisto de contactos (5, 5) conectados cada uno a una extremidad de un segmento (3, 3') conductor. La otra extremidad de cada segmento (3, 3') conductor está conectada a las pistas conductoras (21, 21') dispuesta sobre el substrato (7). El primer segmento (3') procedente del chip cruza un grupo de pistas conductoras (21) pasando sobre un primer segmento aislante (20'). El segundo segmento conductor (3) del chip (4) está conectado sobre una extremidad de una pista (21'). Esta pista (21') está conectada a un tercer segmento (3'') conductor que termina en una pista (21'') distante pasando sobre un segundo segmento aislante (20) cubriendo un grupo de pistas (21).
El método de colocación de los distintos elementos (segmentos conductores, aislantes y chip) se resume según está indicado a continuación:
-
Estampado de los tres segmentos conductores (3', 3'') y toma por el dispositivo de instalación (6),
-
Estampado de los dos segmentos aislantes (20') y toma por el dispositivo de instalación (6),
-
Toma del chip (4) de manera que sus contactos (5, 5') se encuentren enfrente de las extremidades de los segmentos conductores (3, 3') tomados previamente y a los que se conectarán durante la etapa de introducción en el substrato (7).
-
Colocación en una posición predeterminada sobre el substrato (7) e introducción de todos los elementos tomados de manera que la cara del chip que incluye los contactos, así como los segmentos conductores y aislantes, afloren a la superficie del substrato.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citada por el solicitante es solamente para la conveniencia lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se hayan recopilado las referencias con la mayor diligencia, la OEP no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones a este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
\bullet EP 0694871 A [0004]
\bullet EP 1410322 A [0007]
\bullet WO 9826372 A [0005]
\bullet FR 2780534 [0008]
\bullet WO 9844452 A [0006]

Claims (38)

1. Método de colocación en un soporte (7) de por lo menos un grupo electrónico comprendiendo un chip (4), que comporta al menos un contacto eléctrico (5, 5') sobre una de sus caras, y al menos un segmento (3, 3') de pista conductora conectada a dicho al menos un contacto eléctrico (5, 5'), caracterizado por el hecho que comprende las etapas siguientes:
-
formación de dicho al menos un segmento (3: 3') de pista conductora teniendo un contorno predeterminado;
-
toma de dicho al menos un segmento (3: 3') de pista con un dispositivo de instalación (6),
-
toma del chip (4) con el dispositivo de instalación (6) llevando el segmento (3, 3') de pista, de manera que una extremidad de dicho segmento (3, 3') se coloque en frente de un contacto (5, 5') del chip (4) o se aplique contra dicho contacto (5, 5');
-
colocación de dicho grupo electrónico mantenido por dicho dispositivo de instalación (6) en una posición determinada con respecto a dicho soporte (7); y
-
prensado de dicho grupo electrónico en dicho soporte (7).
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la toma de dicho al menos un segmento (3, 3') por dicho dispositivo de instalación (6) está temporalmente separada de la toma de dicho chip (4) por este dispositivo de instalación (6), este último manteniendo dicho chip (4) en una posición dada con respecto a dicho al menos un segmento (3, 3') a través de medios de retención hasta el prensado de dicho grupo en dicho soporte (7).
3. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que durante la toma se toma primero dicho al menos un segmento (3, 3') y a continuación dicho chip (4), la cara del chip (4) que comporta dicho al menos un contacto (5, 5') estando dirigida hacia el dispositivo de instalación (6) de manera que la extremidad del segmento (3, 3') sea colocada en frente de un contacto (5, 5').
4. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que la conexión eléctrica entre dicho al menos un contacto (5, 5') del chip (4) y dicho al menos un segmento (3, 3') es asegurada por la etapa de prensado de dicho grupo en dicho soporte (7).
5. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que una operación de soldadura de dicho segmento (3, 3') sobre dicho al menos un contacto (5, 5') del chip (4) es efectuada por el dispositivo de instalación (6) que está equipado con medios de soldadura.
6. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que una operación de soldadura de dicho al menos un segmento (3, 3') sobre dicho al menos un contacto (5, 5') del chip (4) es efectuada con ayuda de un dispositivo de soldadura separado del dispositivo de instalación (6) ya sea antes de la etapa de toma de dicho grupo electrónico por dicho dispositivo de instalación (6), ya sea después de la etapa de prensado de dicho grupo en dicho soporte (7).
7. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que comporta una etapa de deposición de pegamento conductor sobre los contactos (5, 5') del chip (4) anterior a la toma de dicho chip (4) por el dispositivo de instalación (6).
8. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de deposición de pegamento conductor sobre la extremidad de cada segmento (3, 3') destinada a ser aplicada contra un contacto (5, 5') del chip (4).
9. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho al menos un segmento (3, 3') define una antena.
10. Método según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicha antena es formada ya sea por dos segmentos (3, 3') conectados respectivamente a dos contactos (5, 5') de dicho chip (4), ya sea por un bucle cuyas dos extremidades son conectadas respectivamente a dos contactos (5, 5') de dicho chip (4).
11. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la otra extremidad del segmento (3, 3') está destinada a ser conectada a una pista conductora dispuesta sobre dicho soporte (7).
12. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho al menos un segmento (3, 3') de pista es recortado en una hoja (2) de material conductor.
13. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que al menos un segmento aislante (20, 20') es obtenido a partir de una película aislante y luego aplicado contra dicho al menos un segmento (3, 3') de pista, cada segmento aislante (20, 20') formando una zona aislante (13, 13') sobre el segmento de pista (3, 3') al cual es
asociado.
14. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que al menos un segmento de pista conductora suplementario (3'') es igualmente tomado y depositado sobre dicho soporte (7) por dicho dispositivo de instalación (6), este segmento suplementario (3'') formando una conexión eléctrica entre una primera pista (21') y una segunda pista (21'') dispuestas sobre dicho soporte (7).
15. Método según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que está previsto que dicho segmento suplementario (3'') pase por encima de un grupo de pistas (21), un segmento aislante (20, 20') estando dispuesto entre este grupo de pistas (21) y dicho segmento suplementario (3'').
16. Método según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dicho segmento aislante (20, 20') asociado a dicho segmento suplementario (3'') es igualmente tomado y depositado por dicho dispositivo de instalación (6).
17. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho grupo electrónico es introducido en dicho soporte (7) de manera que la superficie del chip (4) que lleva los contactos (5, 5') aflore sensiblemente de la superficie del soporte (7), y por el hecho de que dicho al menos un segmento (3, 3') es aplicado contra esta superficie del soporte (7).
18. Método según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que está prevista, a continuación del prensado de dicho grupo en dicho soporte (7), una aportación de una hoja aislante (9) de protección sobre toda o parte de dicha superficie del soporte (7).
19. Método según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la hoja (2) de material conductor incluye una película aislante (12, 12') aplicada contra su cara inferior.
20. Método según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que al menos un segmento (3, 3') es obtenido a partir de dicha hoja (2) de manera que comporte una zona aislante (13, 13') sobre la parte central de su cara inferior destinada a ser aplicada contra el soporte (7), las extremidades de este segmento (3, 3') estando liberadas de la zona aislante (13, 13').
21. Método según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado por el hecho de que la película (12, 12') aislante es revestida con un pegamento.
22. Método según la reivindicación 21 caracterizado por el hecho de que en el momento de la colocación del grupo sobre el soporte (7), el dispositivo de instalación (6) calienta dicho al menos un segmento (3, 3') en unos puntos (14, 14') situados en frente de la zona aislante (13, 13') generando una activación del pegamento y el mantenimiento del segmento (3, 3') sobre el soporte (7).
23. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa preliminar de formación, en el soporte (7), de una cavidad destinada a servir de alojamiento (15) al chip (4) del grupo electrónico.
24. Método según la reivindicación 23 en el cual las dimensiones del alojamiento (15) equivalen a aquellas del chip (4) y la profundidad de dicho alojamiento (15) corresponde sensiblemente al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de reblandecimiento del soporte (7) al nivel de dicho alojamiento (15) anterior a una etapa de introducción del chip (4) en el alojamiento (15) de manera que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore sensiblemente de la superficie del soporte.
25. Método según la reivindicación 23 en el cual las dimensiones del alojamiento (15) son superiores a aquellas del chip (4) y la profundidad de dicho alojamiento (15) corresponde sensiblemente al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de deposición de una sustancia adhesiva (16) en el alojamiento (15) anterior al prensado de dicho grupo en dicho soporte (7) de manera que el espacio libre que rodea al chip (4) colocado en el alojamiento (15) sea ocupado por el retroceso de dicha sustancia adhesiva y por el hecho de que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflora sensiblemente de la superficie del soporte (7).
26. Método según la reivindicación 23 en el cual las dimensiones del alojamiento (15) son superiores a aquellas del chip (4) y la profundidad de dicho alojamiento (15) es inferior al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de reblandecimiento del soporte (7) al nivel de dicho alojamiento (15) antes y lo durante una etapa de introducción del chip (4) en el alojamiento (15) de manera que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore sensiblemente de la superficie del soporte (7), el espacio que rodea el chip (4) colocado en el alojamiento (15) siendo al menos parcialmente rellenado por un retroceso (17) de materia del soporte (7).
27. Método según la reivindicación 26, caracterizado por el hecho de que una sustancia adhesiva (16) es depositada en el alojamiento (15) antes de la etapa de introducción del chip (4) de manera que dicha sustancia (16) complete el relleno del espacio que rodea al chip (4) colocado en el alojamiento (15).
28. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende las etapas preliminares de constitución de un soporte (7) formado por la superposición de por lo menos dos capas (7', 7'') una sobre la otra, y la formación de una ventana (18) en la capa superior (7'), la capa inferior (7'') cerrando la parte inferior de la ventana (18), dicha ventana (18) definiendo un alojamiento destinado a recibir el chip (4) del grupo electrónico.
29. Método según la reivindicación 28 en el cual las dimensiones de la ventana (18) son equivalentes a aquellas del chip (4) y el espesor de la capa superior (7') del soporte (7) corresponde sensiblemente al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de reblandecimiento del soporte (7) a nivel de dicha ventana (18) antes y/o durante una etapa de introducción del chip (4) en la ventana (18) de manera que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore sensiblemente de la superficie del soporte (7).
30. Método según la reivindicación 28 en el cual las dimensiones de la ventana (18) son superiores a aquellas del chip (4) y el espesor de la capa superior (7') del soporte (7) corresponde sensiblemente al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de deposición de una sustancia adhesiva (16) en el alojamiento formado por la ventana (18) anterior al prensado de dicho grupo en dicho soporte (7) de manera que el espacio libre que rodea el chip (4) colocado en la ventana (18) sea rellenado por el retroceso (17) de dicha sustancia adhesiva (16) y que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore sensiblemente de la superficie del soporte (7).
31. Método según la reivindicación 28 en el cual las dimensiones de la ventana (18) son superiores a aquellas del chip (4) y el espesor de la capa superior (7') del soporte (7) es inferior al espesor del chip (4), caracterizado por el hecho de que incluye una etapa de reblandecimiento del soporte (7) a nivel de dicha ventana (18) antes y/o durante una etapa de introducción del chip (4) en el alojamiento formado por la ventana (18) de manera que la cara de dicho chip (4) que lleva los segmentos (3, 3') aflore sensiblemente de la superficie del soporte (7), el espacio que rodea el chip (4) colocado en la ventana (18) siendo rellenado al menos en parte por el retroceso (17) de la materia de la capa inferior (7'') del soporte (7).
32. Método según la reivindicación 31, caracterizado por el hecho de que una sustancia adhesiva (16) es depositada en el alojamiento formado por la ventana (18) antes de la etapa de introducción del chip (4) de manera que dicha sustancia (16) complete el relleno del espacio que rodea el chip (4) colocado en dicho alojamiento.
33. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende las etapas preliminares de constitución de un soporte (7) formado por la superposición de por lo menos dos capas (7', 7'') una sobre la otra y la formación de una ventana (18) en la capa inferior (7''), la capa superior (7') cerrando la ventana (18), el grupo electrónico siendo introducido en la capa superior (7') en frente de la ventana (18) de la capa inferior (7'') con el dispositivo de introducción (6), la presión ejercida por dicho dispositivo de introducción (6) haciendo retroceder la materia reblandecida de la capa superior (7') en la ventana (18), y los segmentos (3, 3') y el chip (4) del grupo electrónico aflorando finalmente a la superficie de la capa superior (7').
34. Dispositivo de instalación (6) destinado a colocar en un soporte (7) un grupo electrónico que incluye un chip (4) provisto de por lo menos un contacto (5, 5') eléctrico conectado a un segmento (3, 3') de pista conductora, dicho dispositivo estando equipado con medios de posicionamiento y de prensado de dicho grupo en dicho soporte (7) y estando caracterizado por el hecho de que incluye una cabeza provista de medios de retención de por lo menos un segmento (3, 3') de pista conductora e igualmente medios de retención de un chip (4) que es tomado de manera que cada segmento (3, 3') de pista sea situado en frente o aplicado contra al menos un contacto (5, 5') del chip (4).
35. Dispositivo según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que los medios de retención de dicho al menos un segmento de pista (3, 3') están constituido por orificios (10, 10') de aspiración de aire que crean un vacío sobre una de las caras de dicho al menos un segmento (3, 3') y mantienen así dicho segmento (3, 3') contra dicha cabeza.
36. Dispositivo según la reivindicación 35, caracterizado por el hecho de que los medios de retención del chip (4) comprenden al menos un orificio (11) de aspiración de aire situado en una zona central de la cabeza de dicho dispositivo cerca de por lo menos una extremidad de segmento de pista (3, 3') mantenido por los orificios (10 10') correspondientes.
37. Dispositivo según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que los medios de retención del chip (4) comprenden elementos adhesivos.
38. Dispositivo según la reivindicación 34 caracterizado por el hecho de que la cabeza incluye medios de soldadura de dicho al menos un segmento (3, 3') de pista conductora sobre al menos un contacto (5, 5') del chip (4).
ES06707949T 2005-02-01 2006-02-01 Metodo de colocacion de un grupo electronico sobre un sustrato y dispositivo de colocacion de dicho grupo. Active ES2318724T3 (es)

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