BRPI0606562A2 - método para aplicar uma composição eletrÈnica a um substrato e um dispositivo para aplicar a referida composição - Google Patents

Abstract

O objetivo da presente invenção é assegurar uma máxima precisão tanto na etapa da fabricação de uma composição eletrónica de um chip com dimensões pequenas como na etapa de posicionamento de tal composição em um substrato isolante. O objetivo é alcançado por meio de um processo de posicionamento em um suporte, chamado substrato (7), de pelo menos uma composição eletrónica consistindo de um chip (4) incluindo pelo menos um contato elétrico (5, 5') em uma de suas faces, dito contato (5, 5') sendo conectado a um segmento (3, 3') de trilhas condutivas, e dito posicionamento sendo realizado por meio de um dispositivo de posicionamento (6) retendo e posicionando dita composição no substrato (7), caracterizado pelo fato de incluir as seguintes etapas: - formação de um segmento (3, 3') de trilhas condutivas tendo um contorno pré- determinado. - transferencia do segmento de trilhas (3, 3') ao dispositivo de posicionamento (6). - captura do chip (4) com o dispositivo de posicionamento (6) contendo o segmento de trilhas (3, 3') de tal modo que dito segmento de trilhas (3, 3') é posicionado em pelo menos um contato (5, 5') do chip (4). - posicionamento da composição eletrónica consistindo do chip (4) e do segmento de trilhas (3, 3') em uma posição pré-determinada no substrato (7). - encaixe do chip (4) e do segmento de trilhas (3, 3') no substrato. A invenção também se refere ao dispositivo de posicionamento usado no processo e a um objeto portátil incluindo uma composição eletrónica posicionada de acordo com o processo.

Description

MÉTODO PARA'APLICAR UMA COMPOSIÇÃO ELETRÔNICA A UM SUBSTRATOE UM DISPOSITIVO PARA APLICAR A REFERIDA COMPOSIÇÃO

Área Técnica

A presente invenção refere-se à montagem de transponders, cartões de chip,circuitos integrados ou outros suportes de dados digitais e, mais particularmente, à colocação,montagem e conexão de composições eletrônicas em um suporte isolante, comumente maisconhecido como um substrato.

Estado da Técnica

Uma composição eletrônica significa, aqui, um componente na forma de umchip semicondutor, munido, em uma de suas faces, com áreas de contato elétrico, nas quaissegmentos de trilhas condutivas são inseridos para prolongar tais contatos. Estes segmentos detrilha são conexões que ligam o chip aos elementos externos localizados no substrato. Porexemplo, em um transponder, os segmentos de trilha da composição são usados para conectá-la aos terminais de uma antena instalada no perímetro do substrato.

Há vários processos de colocação e conexão de um chip ou de umacomposição eletrônica em um substrato, incluindo trilhas condutivas, a saber:

O documento EP0694871 descreve um processo de colocação de um chiprealizado por meio de uma ferramenta de pressão a quente. A ferramenta captura o chip, coma face voltada para cima, inclusive os contatos, e então o pressiona a quente dentro domaterial do substrato. A face, inclusive os contatos, é nivelada com a superfície do substrato.

As conexões são produzidas usando impressão em silk-screen, ou por tracejado de trilhasatravés de tinta condutiva que conecta os contatos do chip a uma antena, por exemplo. Deacordo com uma forma de realização, o segmento de trilhas é colocado no substrato e o chip épressionado a quente, com a face direcionando os contatos ao substrato, de maneira a fazeruma conexão pelo pressionamento de um contato do referido chip contra o segmento detrilhas.

No documento W098/26372, o chip inclui contatos em relevo, e estáinstalado com a face direcionando os contatos ao substrato. Os contatos do chip são aplicadoscontra terminais condutivos de uma antena impressos no substrato. Uma lâmina plásticaintermediária é sobreposta no substrato assim equipado, e reveste o chip. Uma segunda lâminacobre o substrato antes da laminação a quente desta composição de lâminas. Este processo,chamado de técnica de "chip instantâneo", permite que a colocação e a conexão do chip sejarealizada em uma única operação e assegura uma espessura mínima da composição.

O documento W098/44452 descreve um processo de fabricação de umcartão de chip contendo pelo menos um microcircuito no substrato do cartão. O microcircuitoé posicionado de maneira que os pinos de saída fiquem direcionados para cima. A aplicaçãode tinta condutiva com uma seringa realiza a conexão dos pinos com os contatos de umaantena localizada na superfície do substrato. O microcircuito é instalado ao fundo de umacavidade que tem uma profundidade maior do que a espessura do microcircuito, de modo adeixar um espaço que permite ao referido microcircuito ser revestido com resina após asconexões terem sido realizadas. As conexões seguem o perfil do microcircuito e o perfil dacavidade antes de alcançar os contatos ou trilhas impressas na superfície do substrato.

No processo descrito no documento EP1410322, um módulo completocompreendendo um chip munido de áreas de contato é posicionado, a partir de uma faixa desuporte, em um substrato, incluindo as trilhas condutivas impressas, também ajustadas emuma faixa. Um módulo, entre aqueles fixados na faixa, é posicionado de fronte a uma parte dafaixa equipada com uma composição de trilhas condutivas que formam, por exemplo, umaantena. Então, ele é separado da faixa de modo a se aderir em um substrato nas proximidadesdos terminais da antena. A conexão das áreas de contato do módulo com a antena é realizadapor pressão e plissagem com um dispositivo adequado durante o processo de colagem domódulo.

O documento FR2780534 descreve um processo de fabricação de um objetoincluindo um corpo que compreende um chip semicondutivo munido com áreas de contato emuma de suas faces, e metalizações formando uma antena. O processo consiste em inserir ochip por meio de pressão a quente dentro de uma pequena placa feita de materialtermoplástico. A face do chip munido com áreas de contato é posicionada de tal modo que eleé nivelado com uma das faces da placa. As metalizações formam a antena assim como asconexões das áreas de contato do chip são feitas na mesma face da placa por meio deimpressão em silk-screen com tinta condutiva.

Esse processo torna-se inaplicável quando as dimensões do chipsemicondutivo são muito pequenas, de aproximadamente poucos décimos de um milímetro.De fato, a impressão por silk-screen ou a aplicação de material condutivo por um outroprocesso (tracejado, projeção) não possibilita a necessária precisão que tem de ser alcançada,a qual previne curtos-circuitos ou a interrupção dos contatos no nível das áreas de conexão nochip.

O principal empecilho do posicionamento e processos de conexãosupramencionados é a sua ausência de precisão, especialmente quando as dimensões do chipformando a composição eletrônica são notavelmente reduzidas, por exemplo 0.2 mm por 0.2mm. Ademais, a distância muito pequena, de aproximadamente 0.05 mm, que separa ossegmentos das trilhas anexadas aos contados do chip, requer um nível elevado de precisão emtermos de posicionamento e conexão.

Nos três primeiros exemplos, somente um chip ou um microcircuito éposicionado no substrato, seja com os contatos pressionados nas trilhas marcadas, em umaface do substrato (chip instantâneo), seja com os contatos visíveis conectadossubseqüentemente. Estes dois tipos de processo tornam-se não confiáveis, mais propriamentedito, quando o tamanho do chip e dos contatos se reduz.

No penúltimo exemplo, os módulos são fabricados separadamente eajustados em uma faixa antes de serem posicionados no substrato. Este processo também érelativamente lento e caro.

Resumo da invenção

O objetivo da presente invenção é assegurar a máxima precisão tanto naetapa da fabricação de uma composição eletrônica a partir de um chip com pequenasdimensões como na etapa do posicionamento deste tipo de composição em um substratoisolante. Um outro objetivo é conseguir um custo muito baixo de produção de um transpondercom uma taxa de fabricação elevada.

Estes objetivos são alcançados por meio de um processo de posicionamentoera um suporte, chamado substrato, de pelo menos uma composição eletrônica consistindo deum chip que inclui pelo menos um contato elétrico em uma de suas faces, dito contato sendoconectado a um segmento de trilhas condutivas, sendo este posicionamento realizado pormeio de um dispositivo de posicionamento que mantém e posiciona tal montagem nosubstrato, caracterizado pelo fato de incluir as seguintes etapas:

formação de um segmento de trilhas condutivas com um contorno pré-determinado.transferência do segmento de trilhas ao dispositivo de posicionamento.-captura do chip pelo dispositivo de posicionamento, conduzindo o segmento de trilhasde tal modo que tal segmento de trilhas fique posicionado em pelo menos um contatodo chip.

-posicionamento de uma composição eletrônica consistindo de um chip munido dosegmento de trilhas em uma posição pré-determinada no substrato.

-encaixe do chip e do segmento de trilhas no substrato.

Aqui, o termo substrato se refere a qualquer tipo de suporte isolante, seja eleum cartão, uma etiqueta, um objeto ou uma parte da estrutura do objeto (carcaça doaparelho, crachá de identificação, caixa, revestimento de embalagem, documento, etc.)que possa ser equipada com uma composição eletrônica de acordo como processo acima.

De acordo com um modo de realização preferido, o segmento de trilhasconsiste de uma faixa estreita de qualquer formato, marcada a partir de uma lâmina de ummaterial condutivo com ferramenta de marcação. Ela é então transferida a ura dispositivode posicionamento que a retém, por exemplo, por meio de um dispositivo de sucção de ar.Em geral, o número de segmentos de trilhas marcados corresponde ao número de contatosdo chip. Eles são mantidos pelo dispositivo de posicionamento de acordo com umagrupamento que depende das posições dos contatos no chip. O formato e as dimensõesindividuais deles também são determinados pela configuração dos contatos do chip assimcomo por aquele das trilhas condutivas do substrato.

Os segmentos de trilha podem também formar uma antena de transponderque trabalha, por exemplo, no domínio das freqüências de UHF (freqüência ultra-elevada).

Em um caso, a ponta do segmento que não está conectada ao chip permanece livre, ouseja, sem conexão com outras trilhas no substrato. De acordo com uma outraconfiguração, o segmento forma um circuito elétrico fechado, com cada ponta conectadaao chip. E claro que o dispositivo de posicionamento pode lidar com tal segmento damesma maneira como com um segmento que inclua somente uma ponta conectada aochip.

Neste tipo de configuração, é possível que o chip inclua outros contatos apartir dos quais segmentos são conectados a trilhas ou a superfícies de contato instaladasno substrato.O dispositivo de posicionamento, onde os segmentos de trilha são fixados,captura um chip, também por meio de sucção, de acordo com uma das formas derealização, os terminais dos segmentos de trilha sendo pressionados contra os contatos dochip. Esta composição é então posicionada e pressionada no local previsto no substrato eos terminais livres dos segmentos de trilha conectam-se aos terminais de um circuitopresente no substrato (por exemplo, uma antena).

O objetivo desta invenção também compreende um dispositivo deposicionamento concebido para posicionar uma composição eletrônica em um substrato, areferida composição compreendendo um chip munido de pelo menos um contato elétricoconectado com um segmento de trilhas condutivas, este dispositivo sendo munido demeios para posicionar e pressionar a composição eletrônica no substrato, caracterizadopelo fato de compreender um cabeçote equipado com meios para manter pelo menos umsegmento de trilhas condutivas, e tal meio de retenção sendo conectado para agarrar esegurar um chip de modo que o segmento de trilhas seja conectado a pelo menos umcontato do chip.

Os meios de.retenção do segmento de trilhas são preferivelmente feitos deum dispositivo de sucção de ar que cria um vácuo em uma das faces do segmento detrilhas. Um dispositivo similar também pode ser previsto para capturar um chip com umaponta do segmento de trilhas sendo encaixada em um contato do chip. A composiçãoassim montada é transportada em direção a um espaço pré-determinado no substrato, ondeserá implantada. O dispositivo de posicionamento também inclui meios para pressionar acomposição para dentro do substrato.

Uma vantagem da invenção é evitar a produção de um módulo intermediáriodevido ao fato de que a composição eletrônica é montada por meio de um dispositivo deposicionamento antes de ser posicionada no substrato.

A invenção também se refere a um objeto portátil compreendendo em todaou em parte de sua estrutura um substrato isolante no qual pelo menos um chip eletrônicoé encaixado, dito chip incluindo uma face tendo pelo menos um contato, e tal face sendoposicionada no mesmo nível da superfície do substrato, caracterizado pelo fato de quepelo menos um segmento de trilhas condutivas, aplicado à superfície do substrato, ficaconectado ao contato do chip.

Descrição dos desenhosA invenção será melhor compreendida graças à seguinte descriçãodetalhada, que se refere aos desenhos anexados, os quais são apresentados como exemplosnão limitantes, nos quais:

a Figura 1 mostra a marcação dos segmentos de trilha a partir de uma faixa de materialcondutivo e uma vista superior esquemática e translúcida do dispositivo deposicionamento retendo um chip e os segmentos de trilha.

a Figura 2 mostra uma vista em seção ampliada da composição eletrônicacompreendendo o chip e os segmentos de trilha.

a Figura 3 mostra uma vista superior de uma parte do substrato onde a composição éposicionada e conectada com as trilhas marcadas.

a Figura 4 mostra uma vista em seção ampliada da parte do substrato da Figura 3.

a Figura 5 mostra uma vista inferior esquematizada do cabeçote do dispositivo deposicionamento retendo os segmentos de trilha e o chip.

a Figura 6 mostra uma forma de realização onde os segmentos de trilha são marcadosa partir de uma faixa condutiva munida de áreas isolantes.

a Figura 7 mostra uma vista superior de uma parte do substrato onde os segmentos detrilha da composição, munidos de áreas isolantes, atravessam ou se sobrepõem aoutras trilhas do substrato.

a Figura 8 mostra uma vista superior de uma parte do substrato onde os segmentos detrilha da composição são mais extensos e munidos de áreas isolantes. Eles são,aderidos ao substrato e atravessam as trilhas.

a Figura 9 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato, onde acomposição dos segmentos do chip está encaixada no substrato.a Figura 10 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato incluindouma cavidade com dimensões mais extensas do que aquelas do chip, e a composiçãodos segmentos do chip fica retida na cavidade graças a um adesivo que preenche osespaços livres.

a Figura 11 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato incluindouma cavidade com profundidade menor do que a altura do chip. O material dosubstrato preenche os espaços vazios durante o encaixe da composição dos segmentosdo chip dentro da cavidade.

a Figura 12 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato formadapor duas camadas sobrepostas, a camada superior inclui uma janela com dimensõesaproximadamente iguais àquelas do chip, e a composição dos segmentos do chipsendo encaixada na janela.

a Figura 13 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato formadapor duas camadas sobrepostas, a camada superior inclui uma janela com dimensõesmais largas do que aquela do chip, e a composição dos segmentos do chip ficandoretida na cavidade graças a um adesivo que preenche os espaços livres.

a Figura 14 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte de um substratoformado por duas camadas sobrepostas, a camada superior tendo uma espessura menordo que altura do chip e incluindo uma janela. O material da camada inferior dosubstrato preenche os espaços livres durante o encaixe da composição dos segmentosdo chip na janela.

a Figura 15 mostra uma vista em seção ampliada de uma parte do substrato formadapor duas camadas sobrepostas, a camada inferior incluindo uma janela. A composiçãodos segmentos do chip fica encaixada dentro da camada superior, que se defronta coma janela da camada inferior.

a Figura 16 mostra a vista em seção da Figura 15 com a composição dos segmentos dochip encaixada na camada superior, e o material de tal camada preenchendo a janelada camada inferior.a Figura 17 mostra uma parte do substrato compreendendo uma composição desegmentos do chip com segmentos atravessando as trilhas condutivas mediante suapassagem sob os segmentos isolantes.

Descrição detalhada da invenção

De acordo com o processo da invenção, cada composição eletrônica émontada antes de seu posicionamento e conexão com outros elementos presentes nosubstrato. Os segmentos de trilha (3, 3'), cujo número normalmente corresponde aonúmero de contatos (5, 5') do chip (4), são cortados a partir de uma lâmina (2) de materialcondutivo, e são então montados nestes contatos (5, 5').

A Figura 1 mostra um exemplo de um par de segmentos de trilharetangulares (3, 3') dispostos de forma espaçada, marcados na lâmina (2), ou em umafaixa de cobre originada de um rolo, por exemplo. A ferramenta de marcação (1) funciona,aqui, de baixo para cima e empurra os segmentos cortados (3, 3') em direção a suasuperfície superior de tal modo a serem facilmente transferidos para o dispositivo deposicionamento (6). O último é posicionado acima da ferramenta de marcação (1) e tragaos segmentos (3, 3') mediante a retenção dos mesmos na mesma posição da que se deudurante a marcação. Um chip eletrônico (4) é então capturado pelo dispositivo deposicionamento (6), o qual carrega os segmentos (3, 3') de tal modo que seus contatos (5,5') toquem as pontas mais próximas de cada segmento (3, 3') em uma área central docabeçote do dispositivo de posicionamento. O chip (4) também é retido no dispositivo pormeio de sucção, de modo similar ao dos segmentos de trilha (3, 3').

A composição assim formada é retida pelo dispositivo de posicionamento(6) e então é posicionada e subseqüentemente pressionada a quente, por exemplo, dentrode um substrato (7) pelo mesmo dispositivo. A superfície de contato da composição, que édirecionada para cima, fica nivelada com a superfície do substrato (7), conforme ilustradona vista em seção da Figura 4, e os segmentos de trilha (3, 3"') são posicionados rente àsuperfície do substrato (7).

As pontas livres dos segmentos (3, 3') são conectadas por meio da aplicaçãode pressão nos terminais apropriados, os quais são formados com trilhas condutivas (8, 8')instaladas no substrato (7), vide Figura 3.Em uma etapa final da montagem, uma chapa de proteção isolante (9) élaminada, de acordo com uma técnica conhecida, em toda ou em parte da superfície dosubstrato (7), assegurando a retenção mecânica final da composição eletrônica constituídapelos segmentos de trilha (3, 3') e pelo chip (4), tendo sido feitas previamente as conexõeselétricas.

Este processo de posicionamento é aplicado com vantagem, por exemplo,durante a fabricação de transponders ou de cartões de chip sem-contato, onde acomposição eletrônica é conectada, por exemplo, aos terminais de uma antena.

A Figura 2 mostra uma vista em seção de uma composição consistindo deum chip (4) que compreende dois contatos (5, 5'), cada um munido de um relevo. Aconexão dos segmentos de trilha (3, 3') é realizada mediante a aplicação de pressão de talmodo que os relevos alcancem o contato elétrico com o material condutivo do segmento.

Os relevos também podem ser feitos de um material condutivo que seja fundível atemperatura relativamente baixa (liga de estanho, por exemplo), de maneira que odispositivo de posicionamento realize a conexão dos segmentos de trilha com o auxílio decalor fornecido.

Quando o ponto de fusão material dos relevos è maior, tal como, porexemplo, no caso do ouro, um contato elétrico otimizado é garantido por meio de pontossuplementares de solta, por exemplo, a laser, ultra-sonoro ou também por compressãotérmica. Essas operações de soldagem podem ser realizadas com o dispositivo deposicionamento tanto durante como depois do encaixe da composição eletrônica nosubstrato (7) ou durante uma etapa suplementar posterior ao posicionamento dacomposição eletrônica. Outra possibilidade consiste em usar um dispositivo de soldagemde maneira separada do dispositivo de posicionamento, a fim de soldar, durante uma etapaanterior, os segmentos condutivos (3, 3') com os contatos (5, 5') do chip (4) em altatemperatura. A composição dos segmentos de chip é então transferida ão dispositivo deposicionamento, o qual posiciona a referida composição no substrato (7) para encaixá-laem temperatura baixa, adaptada ao amolecimento do substrato, por exemplo. Devido àtemperatura elevada do dispositivo de soldagem, esta operação de posicionamento torna-se difícil de realizar com somente um dispositivo para execução tanto da soldagem comodo posicionamento, sem danificar o substrato.

De acordo com uma forma de realização, a conexão dos segmentos de trilha(3, 3') nos contatos (5, 5') do chip (4) pode ser realizada através da aplicação de umadesivo condutivo nestes contatos (5, 5') antes de o dispositivo de posicionamento (6)capturar o chip (4). Uma outra possibilidade consiste em aplicar adesivo condutivo naponta dos segmentos (3, 3') que se defrontam com os contatos (5, 5') do chip (4). Estaoperação é executada durante uma etapa anterior à transferência do segmento (3, 3') aodispositivo de posicionamento (6), antes ou depois de sua marcação. O adesivo tambémpode ser aplicado previamente na lâmina condutiva, de forma inativa, sendo, então,subseqüentemente ativado. A adesão dos contatos (5, 5') do chip (4) aos segmentos detrilha (3, 3') é então realizada durante a captura do chip (4) pelo dispositivo deposicionamento (6), durante ou depois da etapa de encaixe da composição dos segmentosdo chip dentro do substrato (7).

A Figura 5 representa uma vista inferior esquematizada do cabeçote dodispositivo de posicionamento (6) de acordo com a invenção, munida com aberturas (10,10', 11) previstas para reter, por meio de sucção de ar (vácuo), os diferentes elementos dacomposição eletrônica. Em uma primeira etapa, a sucção de ar através das aberturas (10,10') permite a recepção dos segmentos de trilha (3, 3') na ferramenta de marcação (1) eretém-nos em posicionamento. Era uma segunda etapa, o chip (4) é capturado a partir deum suporte adequado, também por meio de sucção de ar, através de um orifício central(11). A composição eletrônica construída dessa maneira, e retida pelo dispositivo deposicionamento, é finalmente transportada em direção ao espaço previsto no substrato (7)e pressionada dentro do material. O cabeçote do dispositivo de posicionamento (6) podeser feito tanto de várias peças montadas juntas ou de apenas um único bloco,proporcionando um suporte global à ferramenta de marcação, ao sistema de sucção dossegmentos e ao chip, aos meios de soldagem, etc, de acordo com um exemplo deconfiguração.

A Figura 6 mostra uma forma de realização onde a faixa condutiva (2), naqual os segmentos de trilha (3, 3') são marcados, é munida com áreas isolantes (12, 12')aplicadas na face inferior da faixa. Estas áreas (12, 12') são instaladas de modo a formaruma parte central isolante (13, 13'), na face que será aplicada contra o substrato, de cadasegmento marcado desta faixa (2). As pontas dos segmentos (3, 3') ficam livres da áreaisolante de modo a garantir as conexões com o chip (4) e com as trilhas condutivas oucom áreas do substrato (7) previstas para tal propósito. Este isolamento previne curtos-circuitos com as trilhas (8, 8') do substrato (7), o qual os segmentos atravessam em certasconfigurações, conforme ilustrado na Figura 7.

De acordo com uma forma de realização, as áreas isoladas nos segmentospodem ser realizadas a partir de segmentos isolantes obtidos de modo similar aossegmentos condutivos, mas a partir de uma película isolante. Estes segmentos sãotransferidos ao dispositivo de posicionamento, no qual são mantidos contra os segmentosde trilha apropriados antes do posicionamento e encaixe da composição no substrato. Estaalternativa permite produzir segmentos isolantes de qualquer formato e, especificamente,mais largos do que os segmentos condutivos, de maneira a assegurar um isolamentoreforçado de um cruzamento de trilha, por exemplo (vide o exemplo na Figura 17).

De acordo com uma outra forma de realização mostrada na Figura 8, e nocaso de os segmentos (3, 3') serem mais extensos, a película isolante da faixa condutiva(2) pode compreender uma camada adesiva. O adesivo, uma vez ativado, garante aretenção do segmento no substrato, quando atravessa várias trilhas, por exemplo. Acamada adesiva pode também ser instalada no substrato (7) em vez de ser aplicada napelícula isolante.

Durante o posicionamento da composição, os segmentos (3, 3') são aderidosao substrato (7), por exemplo, graças à ativação, por aquecimento localizado, da camadaadesiva pelo dispositivo de posicionamento (6) em pontos (14, 14') que se defrontam coma área isolante. Estes pontos (14, 14') são situados preferivelmente fora das trilhas dosubstrato (7), permitindo assim a adesão reforçada.

De acordo com uma forma de realização, o mesmo dispositivo realiza asoperações de marcação dos segmentos (3, 3') de trilhas condutivas e o posicionamento dacomposição. Neste caso, o cabeçote do dispositivo é finalizado com uma marcação paracortar os segmentos (3, 3'). Uma retirada da marcação permite que as aberturas de sucção(10, 10') capturem os segmentos (3, 3') em uma posição adequada, antes da retenção dochip (4). A etapa de transferência dos segmentos de trilha (3, 3') da ferramenta demarcação em direção ao dispositivo de posicionamento é portanto eliminada.

De acordo com outra forma de realização, os meios para capturar e reter ochip compreendem elementos adesivos que substituem a(s) abertura(s) (11) na área centraldo dispositivo de posicionamento (6). O chip (4) é portanto aderido temporariamente entreos seus contatos (5, 5') durante o transporte da composição eletrônica em direção ao seuespaço no substrato (7). Os elementos adesivos têm uma força adesiva mais fraca do queaquela de fixação do chip (4) no substrato (7), de modo a possibilitar a retirada dodispositivo de posicionamento (6) após o encaixe da composição eletrônica. O adesivopode permanecer no chip (4) após ter sido posicionado, com o objetivo de reforçar onivelamento da superfície da composição eletrônica no caso de o chip (4) incluir contatos(5, 5') com relevos.Deve ser observado que os elementos de adesão condutivos, de acordo comum eixo vertical (eixo Z), podem também ser adicionados ao dispositivo deposicionamento (6) que se defronta com os contatos do chip (4). Estes elementos podemtanto substituir os elementos de adesão ou a(s) abertura(s) de sucção (vácuo) da áreacentral, como completá-los.

De acordo com uma forma de realização adicional, o cabeçote dodispositivo de posicionamento (6) pode incluir meios de soldagem dos segmentos de trilha(3, 3') nos contatos do chip (4). Estes meios de soldagem são constituídos de, porexemplo, uma fonte de laser ou ultra-sônica, ou de ura ou vários elementos deaquecimento. Em geral, eles são ativados antes ou durante o posicionamento, ou antes oudepois do encaixe da composição eletrônica no substrato (7), de modo a exercer a pressãonecessária nos elementos a serem soldados.

O processo de acordo com a invenção também se aplica à fabricação decartões inteligentes ou de transponders compreendendo substratos que não são fundíveistermicamente, a saber, um substrato que não derreterá ou amolecerá quando a temperaturaelevar-se. O substrato pode ser feito de um material baseado em celulose tal como o papelou o papelão. Neste caso, é preferível criar uma cavidade na qual o chip será posicionado,munido de seus segmentos de trilha. A cavidade pode ser executada por serrilhas ou porencaixe de uma camada após o amolecimento prévio do substrato, com solventes, com ousem a elevação da temperatura. A composição eletrônica também pode ser pressionada, aquente ou a frio, diretamente dentro do material que fica deformado localmente, ou emuma área que é deixada maleável para absorver o volume do chip. O objetivo do processo,como no caso dos substratos termicamente fundíveis, é preservar o posicionamentopreciso sem nenhuma folga, o que significa sem a possibilidade de movimento dacomposição dentro da cavidade. É claro, a referida cavidade do chip pode também serformada de um substrato fundível termicamente, no qual o aquecimento localizado podefacilitar o encaixe e a retenção do chip na cavidade.

Testes com certos substratos não fundíveis termicamente têm mostrado queum processo de encaixe direto da composição, usando pressão a quente, pode causar acombustão do material do substrato na posição do chip, criando assim a cavidade. Nestecaso, a formação prévia da cavidade não se faz mais necessária.

Várias formas de realização do processo ilustrado nas Figuras 9 a 14 podemser apresentadas, de acordo com o material ou com a estrutura do substrato, ou de acordocom o equipamento disponível, a saber:a Figura 9 mostra a forma de realização mais simples, na qual a composição dossegmentos do chip é encaixada diretamente no material do substrato (7), seja a quenteou a frio, com o uso de solventes. Em certos casos, para facilitar o posicionamento damontagem, uma cavidade (15) é formada no substrato (7) com dimensões que sãoligeiramente menores ou iguais àquelas do chip (4). A profundidade da cavidade (15)corresponde, aproximadamente, à espessura do chip (4), de modo que a face, incluindoos segmentos (3, 3'), fique nivelada com a superfície do substrato (7). Esta cavidade(15) é preferivelmente criada durante uma etapa anterior ao posicionamento dacomposição dos segmentos do chip com o dispositivo de posicionamento (6). Esseúltimo encaixa ou insere a composição dentro da cavidade (15), na qual fica retidagraças à similaridade das dimensões da cavidade (15) e do chip (4). Para reduzir apressão do encaixe, também é possível amolecer localmente as bordas da cavidade(15) com solventes apropriados.

a Figura 10 ilustra o caso em que as dimensões da cavidade (15) são maiores do queaquelas do chip (4) com uma profundidade correspondente, aproximadamente, àespessura do chip (4). Neste caso, uma substância, preferivelmente adesiva (16), talcomo, por exemplo, uma resina termicamente fundível, de endurecimento térmico oude endurecimento por meio de luz ultravioleta, ou qualquer outro adesivo adequado, éaplicada dentro da cavidade (15). Então, o dispositivo de posicionamento (6) encaixa ochip (4) na substância adesiva (16) que é distribuída e descarregada dentro do espaçolivre deixado ao longo do contorno do chip (4). Esse preenchimento permite reter acomposição dos segmentos do chip em uma posição estável após o endurecimento dasubstância adesiva (16).

a Figura 11 mostra o caso onde a profundidade da cavidade (15) é menor do que aespessura do chip (4), e com dimensões que são mais extensas do que aquelas do chip(4). O dispositivo de posicionamento (6) encaixa o chip de tal modo que a face do chip(4), incluindo os segmentos (3, 3'), fique nivelada com a superfície do substrato (7).Para assegurar o nivelamento sem uma deformação excessiva do substrato (7), aúltima pode ser amolecida (solventes ou aquecimento) no nível da cavidade (15), oque também permite a descarga (17) do material do substrato (7) no espaço livre aoredor do chip (4). Este espaço assim preenchido mantém a posição da composição dossegmentos do chip na cavidade (15).

Esta forma de realização do processo pode ser combinada com a anterior por meio daadição de uma substância adesiva (16) na cavidade ilustrada na Figura 11, paracompletar o preenchimento do espaço de acordo com as dimensões desta cavidade(15), comparadas àquelas do chip (4).

as Figuras 12 a 14 mostram uma forma de realização na qual o substrato (7) é formadopor duas camadas sobrepostas (7', 7"), posicionadas uma ao topo da outra. A camadasuperior (7') inclui uma janela (18), a saber, uma perfuração através da total espessuradesta camada (7'). Em geral, a janela (18) é realizada por recorte da camada superior(7') do substrato antes do posicionamento da camada inferior (7"). A face inferior dajanela (18) fica fechada com a camada inferior (7") do substrato (7), de modo aformar uma cavidade que mantém o chip (4) em uma posição precisa. A laminação deambas as camadas do substrato é realizada durante uma etapa subseqüente, após oposicionamento da composição eletrônica na cavidade.

a Figura 12 mostra uma forma de realização onde as dimensões da janela (18) sãomenores ou iguais àquelas do chip (4), e a espessura desta camada (7') é equivalenteàquela do chip (4). Como na forma de realização da Figura 9, o chip (4) é encaixadona janela (18) e é diretamente retido pelas laterais da janela (18). A face do chip (4),incluindo os segmentos (3, 3'), é nivelada com a superfície da camada superior (7') dósubstrato (7). ;

a Figura 13 mostra uma forma de realização onde as dimensões da janela (18) sãomaiores do que aquelas do chip (4), e a espessura^ da camada superior (7')corresponde, aproximadamente, àquela do chip (4). Como na forma de realização daFigura 10, uma substância adesiva (16) é aplicada na cavidade formada pela janela(18), de modo a preencher o espaço envolvendo o chip (4) quando o último forposicionado na janela (18) e encaixado em substância adesiva (16).

as formas de realização das Figuras 12 e 13, onde a espessura do substrato, incluindo ajanela, é semelhante àquela do chip, também podem ser apresentadas sem o substratoinferior. O chip é mantido tanto pelas bordas da janela ou por uma substância adesivaque preenche o espaço entre as bordas da janela e o chip. Camadas de proteçãosuplementares podem também ser adicionadas ao substrato durante etapas adicionais,de modo a cobrir uma ou ambas as faces da janela.

a Figura 14 mostra uma forma de realização onde a espessura da camada superior (7')do substrato é menor do que aquela do chip (4), com as dimensões da janela (18)sendo maiores do que aquelas do chip (4). Neste caso, como naquele da Figura 11, ochip (4) é encaixado de lado a lado com a janela (18) e, então, na camada inferior (7")do substrato (7), que é amolecido de tal modo a descarregar o material (17) destacamada (7") ao longo do contorno do chip (4). O espaço assim preenchido ao redor dochip (4) permite ao último ser retido na janela (18).

similarmente às formas de realização das Figuras 10 e 11, as formas de realização dasFiguras 13 e 14 podem ser combinadas. Uma substância adesiva (16) pode seradicionada na cavidade mostrada na Figura 14, de modo a completar o preenchimentodo espaço livre ao redor do chip (4), de acordo com as dimensões deste último,comparadas com aquelas da janela (18).

as figuras 15 e 16 mostram formas de realização com um substrato (7) em duascamadas, onde a janela (18) é recortada dentro da camada inferior (7") do substrato(7). A composição dos segmentos (3, 3') do chip (4) é encaixada na camada superior,(7') que se defronta com a janela (18) da camada inferior (7"), com o dispositivo deposicionamento (6). A pressão exercida pelo dispositivo de posicionamento (6)permite ao material amolecido da camada superior (7') ser descarregado dentro dajanela (18), como mostrado na Figura 16. Os segmentos (3, 3') são nivelados com asuperfície da camada superior (7"), tal como nas formas de realização das Figuras 9 a14.

As dimensões da janela (18) e a espessura das camadas (7', 7") do substrato(7) também são determinadas pelo volume do material necessário para preencher a janela,sem permitir folga, na superfície do substrato (7), de uma depressão ou de um relevo quepoderia danificar a aplicação da composição dos segmentos (3, 3') do chip (4) integradodentro do substrato (7).A figura 17 mostra um exemplo de uma forma de realização efetuada deacordo com o processo desta invenção. A parte do substrato (7) inclui um chip (4) munidode contatos (5, 5'), cada qual conectado com uma ponta de um segmento condutivo (3,3'). A outra ponta de cada segmento condutivo (3, 3') é conectada a trilhas condutivas(21, 21') instaladas no substrato (7). O primeiro segmento (3') originado do chip atravessaum conjunto de trilhas condutivas (21), passando por um primeiro segmento isolante(20'). O segundo segmento condutivo (3) do chip (4) é conectado com a ponta de umatrilha (21'). Esta trilha (21') é conectada a um terceiro segmento condutivo (3"), que levaa uma trilha distante (21"), e que passa por um segundo segmento isolante (20), o qualcobre um conjunto de trilhas (21).

O processo de posicionamento destes diferentes elementos (segmentoscondutivos, isolantes e o chip) é resumido conforme segue:

marcação dos três segmentos condutivos (3, 3'. 3") e captura pelo dispositivo deposicionamento (6).

marcação dos dois segmentos isolantes (20, 20') e captura pelo dispositivo deposicionamento (6).

captura do chip (4) de modo que seus contatos (5, 5') se defrontem com as pontas dossegmentos condutivos (3, 3') previamente capturados, e com cujas pontas eles serãoconectados durante a etapa de encaixe dentro do substrato (7).

posicionamento em uma posição pré-determinada no substrato (7) e encaixe de todosos elementos capturados de tal modo que a face do chip, incluindo tanto os contatoscomo os segmentos condutivos e isolantes, fique nivelada com a superfície dosubstrato.

Claims (34)

1.) Processo de posicionamento em um suporte, chamado substrato (7), de pelo menosuma composição eletrônica consistindo de um chip (4) incluindo pelo menos umcontato elétrico (5, 5') em uma de suas faces, dito contato (5, 5') sendo conectado aum segmento (3, 3') de trilhas condutivas, e dito posicionamento sendo realizado pormeio de um dispositivo de posicionamento (6) retendo e posicionando ditacomposição no substrato (7). caracterizado pelo fato de incluir as seguintes etapas:formação de um segmento (3, 3') de trilhas condutivas tendo um contorno pre-determinado.transferência do segmento de trilhas (3, 3') ao dispositivo de posicionamento(6).captura do chip (4) com o dispositivo de posicionamento (6) conduzindo osegmento de trilhas (3, 3') de tal modo que tal segmento de trilhas (3, 3') sejaposicionado em pelo menos um contato (5, 5') do chip (4).posicionamento da composição eletrônica consistindo de um chip (4) e desegmento de trilhas (3, 3') em uma posição pré-determinada no substrato (7).encaixe do chip (4) e do segmento de trilhas (3, 3') no substrato (7).

2.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o encaixe dochip (4) e do segmento de trilhas (3, 3') no substrato (7) assegura a conexão elétricaentre o contato (5, 5') do chip (4) e o segmento (3, 3').

3.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que umaoperação de soldagem do segmento (3, 3') no contato (5, 5') do chip (4) é realizadacom o dispositivo de posicionamento (6), seja durante ou após o encaixe dacomposição eletrônica no substrato (7), ou durante uma etapa suplementar precedenteao encaixe da composição eletrônica no substrato (7).

4.) Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapasuplementar consiste em usar um dispositivo de soldagem separadamente dodispositivo de posicionamento (6) para soldar o segmento (3, 3') nos contatos (5, 5')do chip (4), a composição eletrônica sendo então transferida ao dispositivo deposicionamento (6) para posicionar-se no substrato (7) e encaixar-se.

5.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir uma etapade aplicação de adesivo condutivo nos contatos (5, 5') do chip (4) antes da captura dedito chip (4) pelo dispositivo de posicionamento (6).

6.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir uma etapade aplicação de adesivo condutivo na ponta do segmento (3, 3'), que se defronta com ocontato (5, 5') do chip (4), antes da transferência de tal segmento (3, 3') ao dispositivode posicionamento (6).

7.) Processo de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segmentode trilhas (3, 3') é obtido a partir de lâmina (2) de material condutivo e então étransferido ao dispositivo de posicionamento (6), que o retém.

8.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que umsegmento isolante é obtido a partir de uma película isolante e então é transferido aodispositivo de posicionamento (6), que o retém contra o segmento de trilhas (3, 3'),dito segmento isolante formando uma área isolante (13, 13') no segmento de trilhas (3, 3').

9.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, durante oprocesso de captura, a face do chip (4), incluindo o contato (5, 5'), é direcionada aodispositivo de posicionamento (6) e pelo fato de que dito contato (5, 5') é posicionadode forma a defrontar-se com uma ponta do segmento de trilhas (3, 3') mantido peloreferido dispositivo de posicionamento (6).

10.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que acomposição é posicionada de tal modo que a superfície do chip (4), incluindo oscontatos (5, 5'), seja nivelada com a superfície do substrato (7) e que o segmento detrilhas (3, 3') seja aplicado contra a superfície do substrato (7).

11.) Processo de acordo com a reivindicação 7,- caracterizado pelo fato de que a lâmina (2)de material condutivo inclui uma película isolante (12, 12') aplicada contra sua faceinferior.

12.) Processo de acordo com a reivindicação 11. caracterizado pelo fato de que o segmento(3, 3') é obtido a partir de dita lâmina (2), de modo a incluir uma área isolante (13,-13') na parte central de sua face inferior prevista para ser aplicada contra o substrato(7). as pontas de dito segmento (3, 3') sendo livres da área isolante (13, 13').

13.) Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a películaisolante (12, 12') é revestida com adesivo.

14.) Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que, durante oposicionamento da composição no substrato (7), o dispositivo de posicionamento (6)aquece o segmento de trilhas (3, 3') era pontos (14, 14') posicionados defrontando-secom a área isolante (13, 13') conduzindo à ativação do adesivo e à retenção dosegmento (3, 3') no substrato (7).

15.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir uma etapapreliminar de formação, no substrato (7), de uma cavidade (15) para alojar o chip (4)da composição eletrônica.

16.) Processo de acordo com a reivindicação 15, onde as dimensões da cavidade (15) sãoequivalentes àquelas do chip (4) e a profundidade de dita cavidade (15) corresponde,aproximadamente, à espessura do chip (4), caracterizado pelo fato de incluir umaetapa de amolecimento do substrato (7) no nível de dita cavidade (15), antes doencaixe do chip (4) na cavidade (15), de modo que a face de dito chip (4) contendo ossegmentos (3, 3') fique nivelada com a superfície do substrato (7).

17.) Processo de acordo com a reivindicação 15, onde as dimensões da cavidade (15) sãomaiores do que aquelas do chip (4), e a profundidade de dita cavidade (15)corresponde, aproximadamente, à espessura do chip (4), caracterizado pelo fato deincluir uma etapa de aplicação de uma substância adesiva (16) na cavidade (15), antesdo encaixe do chip (4) em dita substância (16), de modo que o espaço livre ao redor dochip (4), localizado na cavidade (15), seja preenchido pela descarga de tal substância(16) e que a face de dito chip (4), contendo os segmentos (3, 3'), seja nivelada com asuperfície do substrato.

18.) Processo de acordo com a reivindicação 15, onde as dimensões da cavidade (15) sãomaiores do que aquelas do chip (4) e a profundidade de dita cavidade (15) é menor doque a espessura do chip (4), caracterizado pelo fato de incluir uma etapa deamolecimento do substrato (7), próximo à dita cavidade (15), antes e/ou durante oencaixe do chip (4) na cavidade (15), de modo que a face de dito chip (4) contendo ossegmentos (3, 3') fique nivelada com a superfície do substrato (7), o espaço ao redordo chip (4), localizado na cavidade (15), sendo preenchido pela descarga (17) domaterial do substrato (7).

19.) Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que umasubstância adesiva (18) é aplicada dentro da cavidade (15) antes do encaixe do chip(4), de modo que dita substância (16) complete o preenchimento do espaço ao redor dochip (4) posicionado na cavidade (15).

20.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir as etapaspreliminares de produção de um substrato (7), formado pela sobreposição de pelomenos duas camadas (7, 7'), uma ao topo da outra, e de formação de uma janela (18)na camada superior (7'), onde a camada inferior (7") fecha a parte inferior da janela(18), dita janela (18) consistindo de uma cavidade prevista para receber o chip (4) dacomposição eletrônica.

21.) Processo de acordo com a reivindicação 20, onde as dimensões da janela (18) sãoequivalentes àquelas do chip (4) e a espessura da camada superior (7') do substrato (7)corresponde, aproximadamente, à espessura do chip (4), caracterizado pelo fato deincluir uma etapa de amolecimento do substrato (7) no nível de dita janela (18) antese/ou durante o encaixe do chip (4) na janela (18), de modo que a face de dito chip (4),contendo os segmentos (3, 3'), seja nivelada na superfície do substrato (7).

22.) Processo de acordo com a reivindicação 20, onde as dimensões da janela (18) sãomaiores do que aquelas do chip (4), e a espessura da camada superior (7') do substrato(7) corresponde, aproximadamente, à espessura do chip (4), caracterizado pelo fato deincluir uma etapa de aplicação de uma substância adesiva (16) na cavidade formadapela janela (18) antes do encaixe do chip (4) em dita substância (16), de modo que oespaço livre ao redor do chip (4) posicionado na janela seja preenchido pela descarga(17) de dita substância (16) e que a face de dito chip (4), contendo os segmentos (3,-3') seja nivelada com a superfície do substrato (7).

23.) Processo de acordo com a reivindicação 20, onde as dimensões da janela (18) sãomaiores do que aquelas do chip (4) e a espessura da camada superior (7') do substrato(7) é menor do que a espessura do chip (4), caracterizado pelo fato de incluir umaetapa de amolecimento do substrato (7), próximo de dita janela (18), antes e/oudurante o encaixe do chip (4) na cavidade formada pela janela (18), de modo que aface de dito chip (4), contendo os segmentos (3, 3'), seja nivelada com a superfície dosubstrato (7), o espaço ao redor do chip (4) posicionado na janela (18) sendopreenchido pela descarga (17) do material da camada inferior (7") do substrato (7).

24.) Processo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que umasubstância adesiva (16) é aplicada dentro da cavidade formada pela janela (18) antesdo encaixe do chip (4), de modo que dita substância (16) complete o preenchimento doespaço ao redor do chip (4) posicionado em dita cavidade.

25.) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir etapaspreliminares de produção de um substrato (7) formado pela sobreposição de pelomenos duas camadas (7', 7"), uma ao topo da outra, e de formação de uma janela (18)em uma camada inferior (7"), onde a camada superior (7') fecha a janela (18), acomposição eletrônica sendo encaixada na camada superior (7') defrontando-se com ajanela (18) da camada inferior (7") com o dispositivo de posicionamento (6), apressão exercida por dito dispositivo de posicionamento (6) descarregando o materialamolecido da camada superior (7') dentro da janela (18), os segmentos (3, 3') e o chip(4) da composição eletrônica sendo nivelados com a superfície da camada superior(7').

26.) Dispositivo de posicionamento (6) previsto para posicionar em um substrato (7) umacomposição eletrônica compreendendo um chip (4) munido de pelo menos um contatoelétrico (5, 5') conectado a um segmento de trilhas condutivas (3, 3'), dito dispositivo,sendo munido com meios para posicionar e pressionar a composição eletrônica nosubstrato (7), é caracterizado pelo fato de compreender um cabeçote munido commeios para reter pelo menos um segmento de trilhas condutivas (3, 3'), ditos meiossendo ligados a meios para capturar e reter um chip (4), de modo que o segmento detrilhas condutivas (3, 3') se conecte com pelo menos um contato (5, 5') do chip (4).

27.) Dispositivo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meiosde retenção do segmento de trilhas (3, 3') consistem em aberturas (10, 10') comsucção de ar criando um vácuo em uma das faces do segmento de trilhas (3, 3') queretém dito segmento (3, 3') no cabeçote de dito dispositivo.

28.) Dispositivo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meiosde captura e retenção do chip compreendem pelo menos uma abertura de sucção de ar(11) situada em uma área central do cabeçote de dito dispositivo, próxima a uma pontado segmento de trilhas (3,3') retido pelas respectiva aberturas (10, 10').

29.) Dispositivo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os meiosde captura e retenção do chip (4) compreendem elementos adesivos.

30.) Dispositivo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que ocabeçote inclui meios de soldagem do segmento de trilhas (3. 3') em um contato (5, 5') do chip (4).

31.) Objeto portátil compreendendo em toda ou em parte de sua estrutura um substratoisolante (7), em cujo material é encaixado pelo menos um chip eletrônico (4) incluindouma face munida de pelo menos um contato (5, 5'), dita face sendo nivelada com asuperfície do substrato (7), caracterizado pelo fato de que pelo menos um segmento detrilhas condutivas (3, 3'), aplicado contra a superfície do substrato (7), é conectado aocontato (5, 5') do chip (4).

32.) Objeto portátil de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que osegmento de trilhas condutivas (3. 3') é conectado a um contato (5, 5') do chip (4) e auma trilha condutiva instalada na superfície do substrato (7).

33.) Objeto portátil de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que osegmento de trilhas condutivas (3, 3') é conectado a um primeiro contato (5) do chip(4) e a um segundo contato (5') de dito chip (4).

34.) Objeto portátil de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que todaou parte da superfície do substrato (7) é revestida com uma lâmina de proteçãoisolante.