Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La plastronique permet de combiner des fonctions électriques et mécaniques sur des pièces plastiques 3D. Ainsi, elle répond aux besoins croissants de miniaturisation, d’ergonomie, d’allègement et de fiabilité des dispositifs électroniques dans de nombreux secteurs (automobile, médical, objets connectés, aéronautique, etc.). Cet article présente un panorama du domaine de la plastronique et de ses technologies. Pour trois d’entre elles (injection bi-matière, Laser Direct Structuring et In-Mould Electronics), un descriptif détaillé est proposé, ainsi que leurs principales caractéristiques et limitations. Les problématiques de conception des produits plastroniques sont traitées dans une dernière partie.
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Plastronics technologies enable the combination of electrical and mechanical functionalities on 3D plastic parts. They answer the need for improved miniaturization, ergonomics, lightweight and reliability of electronic devices for a large set of applications (automotive, medical, IoT, aeronautics, etc.). This article provides an overview of Plastronics and the related technologies. For three of them (2-shot moulding, Laser Direct Structuring, and In-Mould Electronics), the processes are described in details and the main characteristics and limitations are discussed. The challenges related to the design of 3D-MID’s are covered in the last part of the article.
Auteur(s)
-
Lionel TENCHINE : Responsable programme – Axe « Smart » - IPC – Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites, Bellignat, France
INTRODUCTION
Au carrefour de la plasturgie et de l’électronique, la plastronique couvre en réalité un domaine bien plus vaste. Plus qu’une simple technologie visant à intégrer des fonctions électriques et électroniques à la surface ou à l’intérieur de pièces plastiques 3D, il s’agit davantage d’une discipline nécessitant la coopération de plusieurs métiers complémentaires : plasturgie, mécanique, chimie, électronique, logiciel, etc.
Suscitant l’intérêt croissant des industriels en quête de fonctionnalisation de pièces plastiques, de miniaturisation, d’ergonomie, ou encore de réduction de coûts, la plastronique trouve des applications dans tous les secteurs d’activité : automobile, médical, télécommunications, internet des objets, aéronautique, etc. Depuis les applications grand public à très fort volume telles que les antennes de smartphones, jusqu’aux produits à très forte valeur ajoutée pour la défense et le spatial, la diversité des procédés plastroniques permet de répondre à un grand nombre des demandes industrielles. Sans chercher à remplacer les technologies standards de l’électronique, ils proposent des solutions complémentaires afin de pallier les limites de ces dernières.
Face à la diversité des technologies plastroniques et leurs spécificités individuelles, l’ingénieur peut rapidement manquer de repères. Qu’apportent les technologies plastroniques et quelles caractéristiques les distinguent les unes des autres ? Sur quels critères baser le choix d’une technologie plutôt qu’une autre ? Quelles sont les principales règles de conception liées aux différentes technologies ? Dans ce contexte, le présent article vise à proposer une vue d’ensemble du domaine de la plastronique, en soulignant tout particulièrement la diversité des technologies qu’elle recouvre. Pour une sélection d’entre elles (l’injection bi-matière, le Laser Direct Structuring et l’In-Mould Electronics), une description plus détaillée est donnée. Les problématiques transverses liées à la conception et la fiabilité des produits plastroniques sont traitées dans la dernière partie de l’article.
KEYWORDS
2-shot moulding | Laser Direct Structuring | In-Mould Electronics | 3D-MID
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Glossaire
Catalyseur ; catalyst
Accélérateur cinétique d'une réaction chimique possible thermodynamiquement.
Circuit imprimé ; Printed circuit board (PCB)
Circuit électronique réalisé sur support composite, de forme plane et constitué d'une structure à base de fibres de verre et de résine époxyde.
Circuit imprimé flexible ; Flex-PCB
Circuit électronique fabriqué sur substrat souple, notamment polyimide, en utilisant les procédés de l'industrie du PCB.
Circuits rigide-flexible ; Rigid-flex
Circuit électronique combinant les technologies PCB standard et flex-PCB afin d'apporter un compromis entre zones rigides et zones flexibles,
Compoundage ; compounding
Procédé d'intégration de charges dans un polymère par voie fondue.
Électronique imprimée ; printed electronics
Circuits électroniques réalisés par des technologies d'impression, utilisant le plus souvent des encres fonctionnelles (conductrices, semi-conductrices, etc.) et déposées sur des supports souples (par exemple des films polymères), par opposition à l'électronique traditionnelle à base de silicium.
Injection bi-matière ; two-shot moulding
Variante du procédé d'injection moulage mettant en œuvre 2 matières thermoplastiques injectées successivement dans un moule.
Injection moulage ; injection moulding
Procédé de transformation des thermoplastiques pour la fabrication de pièces plastiques par injection de matière à l'état fondu dans un moule.
Métallisation chimique electroless ; electroless plating
Procédé de métallisation par oxydo-réduction en voie liquide et dépôt autocatalytique de métal sur un substrat non conducteur.
Métallisation électrolytique ; electroplating
Procédé de métallisation par oxydo-réduction en voie liquide et dépôt de métal sur un substrat conducteur, induit par le passage de courant électrique.
Organométallique ; organometallic
Un composé est dit organométallique lorsque sa structure chimique contient au moins une liaison métal/carbone.
Placement de composants ; pick-&-place
Méthode, préférentiellement automatisée,...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GOTH (C.) et al - MID Technology and Mechatronic Integration Potential. - Dans FRANKE (J.) – Three-Dimensional Molded Interconnect Devices (3D-MID) Materials, Manufacturing, Assembly, and Applications for Injection Molded Circuit Carriers. Hanser Publications (2014).
-
(2) - CHEVAL (K.) - Étude et réalisation de circuits imprimés sur substrats polymères 3D (MID 3D) par microtamponnage. - Thèse de Doctorat, Université Claude Bernard Lyon 1 – https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01280884/ (2015).
-
(3) - * - https://www.tactotek.com/technology
-
(4) - * - https://elippse-project.com/
-
(5) - MAALDERINK (H.) et al - 3D Printed structural electronics : embedding and connecting electronic components into freeform electronic devices. - Plastics, Rubber and Composites (2017).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Conducting path structures situated on a non-conductive support material, especially fine conducting path structures and method for producing same : WO99/05895
Conductor track structures and method for production thereof : US 2004/0241422
Method for manufacturing an electromechanical structure and an arrangement for carrying out the method : WO 2015/044523
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
S2P – Smart Plastic Products http://www.s-2p.com/temp/fr/
TactoTek https://www.tactotek.com/
Clayens NP https://www.clayens-np.com/
HARTING https://www.harting.com/FR/fr
LPKF Laser & Electronics https://www.lpkf.com/en/
QUAD Industries https://www.quad-ind.com/fr/...
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