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Technologies Plastronique : quand l’électronique épouse vos formes
Vers une miniaturisation et un allègement des systèmes électroniques
Conférence SIANE– 18/10/2016
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La Plastronique : convergence de la plasturgie et de l’électronique pour fabriquer des
fonctions à haute VA sur les pièces plastiques
On exploite au maximum les possibilités de la plasturgie
En intégrant directement sur l’objet en 3D la fonction
électronique et logicielle.
Permet de combiner en un seul sous-ensemble:
La fonction mécanique d’usage, avec une grande
liberté de conception
La fonction électronique , pour l’apport
d’intelligence et communication
La fonction packaging, pour la
protection, l’ergonomie, l’étanchéité…
Fonctionnalisation, miniaturisation
& intégration !
La Plastronique : quésaco ?
Plastronique
Plasturgie Electronique
Logiciel
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La Plastronique : au service de l’optimisation des
systèmes complexes communicants
Caméras
Actuateurs
Capteurs
Interconnexions 3D
Fonctions électroniques
(RLC, tranformateur, microcontroleurs…)
Antennes / connectivité
Connecteurs 3D Batteries
Eclairage/Signalisation LED
Blindage / CEM Design
Décoration / Informations
Switchs
Coût
Source: FESTO
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Du prototypage à la série, sur l’ensemble de la chaîne de valeur
QUI SOMMES-NOUS ?
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S2P en bref
Tout démarre de l’idée…
Consultations, expertise
Preuve de concept, conception, prototypage, étude techno-
économique
Tests
Tests
Développement produit jusqu’aux pré-
séries
Transfert industriel/production
Go- No Go
PME créée en 2014 spécialisée dans la conception, le
développement et la fabrication de Produits Plastroniques
Une équipe de dix personnes, techniciens, ingénieurs et docteurs
en mécanique/plasturgie, chimie et électronique, sur l’ensemble
de la chaine de valeur.
Labellisé PFMI par les Investissements d’Avenir
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S2P en bref
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Injection bi-matière, Laser Direct Structuring, Plasma, IML
LES TECHNOLOGIES
PROPOSEES PAR S2P
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Injection bi-matière
Injection bi-matière (masquage 3D)
Activation chimique de la matière métallisable
Métallisation chimique (Cu)
Finition surface : Ni+Au / Ag / Sn
Avantages :
Process court
Economique sur la très grande série
Inconvénients :
Investissement outillage
Flexibilité / changements complexes
Puissance électronique limitée
Matériaux limités
Source: Bosch
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Laser Direct Structuring – LDS®
Injection Mono-matière
Activation laser 3D
Métallisation chimique (Cu)
Finition surface : Ni+Au / Ag / Sn
Avantages :
Flexibilité process
Du prototype à la grande série
De plus en plus de matériaux compatibles: de
l’ABS au PEEK !
Inconvénients :
Puissance électronique limitée
IR-Laser
structuring
Cleaning
Electroless Cu
Electroless Ni
Immersion Au
Injection moulding
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Laser Direct Structuring – LDS®
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Laser Direct Structuring – LDS®
Nouveaux matériaux
PPA Grivory HT XE 11015 LDS
30% FV, stabilité dimensionnelle, processabilité, rigidité
Faible absorption d'humidité
HDT 255°C
CTE (x/y), 23-230°C : 25 / 59 ppm/K
PA MEP Reny XHP 208x ET : PA thermoconducteurs
haute température blancs
HDT (1,8 Mpa) 247-253 °C
Conductivité thermique : 2,7-5,1 W/mK
LCP & PEEK Ensinger TECACOMP LDS, for fine
pitches
Pitch of 70µm and below
Suitable for lead-free soldering processes.
Assembly of 0201 devices and 500 μm pitch QFN
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Smart Composites !
Procédé LDS sur résines activables !
Raschig GmbH: Epoxidur EP 3915, utilisable en injection BMC
D’autres résines en développement: phénolique, polyester
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Prototypage rapide LDS
Différentes possibilités selon l’application
Usinage de matières LDS
Utilisation d’une peinture LDS sur pièces prototypes (usinées,
injectées, stéréos…)
Sou
rce:
LP
KF,
MIN
, A. V
eille
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LDS PowderCoating
Intégration de pistes et composants sur métal
Application d’une peinture poudre (PU/PES)
Etapes LDS habituelles
Passage en refusion 240/270°C
Sou
rce:
MID
-tro
nic
, ess
em
tec,
LP
KF,
Zo
llner
Ele
ktro
nik
AG
Substrate/Heat Sink
LDS Powder Coating (60 – 80µm)
LED
Tracks
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Laser Direct Structuring – LDS®
Possibility to increase the copper layer by galvanic plating
(electroplating) up to 1µm/min: 65% time reduction compared to electroless-only
Decrease of roughness down to Ra=0,2µm
Cu 35µm / NiP 4 µm / Au 0,1 µm
Sou
rce:
LP
KF
Example on PC-ABS Xantar LDS 3710 . E-less Cu : Rz=11,4µm; Ra=1,2µm . Galv. Cu : Rz=1,4µm; Ra=0,2µm
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Plasmacoat 3D®: métallisation par plasma
Substrats polymères ou autre
Masquage 2D ou 3D
Métallisation Plasma
Avantages :
Métallisation par voie sèche
Dépôt de divers matériaux sur divers matériaux
Epaisseurs plus importantes (puissance)
Intégration sur chaine de production
Inconvénients:
Formes pièces moins complexes
Adhésion difficile sur certains supports
Sou
rce:
Pla
sma
Inn
ova
tio
n, L
PK
F, R
F P
last
, Po
lyo
ne
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IML In Mold Labelling / Surmoulage de films
Réalisation de pistes et fonctions sur film (PET, PEN, PI
(kapton)
Placement du film dans le moule (avec thermoformage
préalable ou non), puis surmoulage plastique.
Finition/découpe
Sou
rce:
IPC
, Pla
stic
Ele
ctro
nic
, Ter
asel
, Sin
tex
NP
, Nie
blin
g, T
ackt
ote
ck
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Autres technologies…
Plusieurs autres technologies sont en cours de
développement, avec des TRL plus ou moins élevés
Nous les proposons à nos clients si elles s’adaptent à
leur besoin:
Métallisation totale et ablation,
Injection bi-matière avec matière conductrice intrinsèque
Impression /projection d’encres conductrices
Etc.
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Assemblage et Report de composants
Assemblage mécaniques Reprise de contacts par ressorts (pogo pins), montage press-fit, …
Elasticité du plastique pour assurer une pression de contact (piles, batteries, …)
Assemblage CMS Dispense de brasure ou colles
Dépose de composants par pick & place
Possibilités de pose 2D ou 3D
Passage au four de refusion
Assemblage de puces Par wire-bonding
Par flip-chip
Possibilité de vias pour bi-couches
Possibilité d’assembler des composants 3D-MID sur cartes traditionnelles
Sou
rce:
Har
win
, H
aeck
er A
uto
mat
ion
, Bo
sch
, Har
tin
g M
itro
nic
s
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20
Télécommunications, automobile, industrie, médical…
LES APPLICTIONS
ET MARCHES
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Télécommunications & objets connectés !
Premier marché mondial des 3D-MID
Antennes (GSM, 3G, 4G, Wifi, Bluetooth, RFID, NFC, etc.)
Antennes rapportées ou directement sur capotages
Blackberry
BoldNokia
N97 mini
Blackberry
Storm
Motorola
Milestone
Nokia
N97iid G9
Blackberry
BoldNokia
N97 mini
Blackberry
Storm
Motorola
Milestone
Nokia
N97iid G9
Sou
rce:
Mo
lex,
TE,
Sam
sun
g, N
exu
s, S
on
y
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Automobile / Transport
Capteurs
Antennes
Pièces d’interconnexion
Eclairage LED
Miniaturisation des systèmes
Feu arrière (CRP Italie, PA LDS)
Antenne requin (BMW, LCP LDS)
Capteur de pression ESP (BOSCH, LCP bi-matière)
Commande au volant (BMW Z4 Roadster, PBT LDS)
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Médical
Circuits 3D
Capteurs
Ergonomie
et miniaturisation !
LED(2E mechatronic & Laser Micronics for KaVo Dental,
LDS®, Vectra)
Prothèse auditive (HARTING Mitronics for Siemens, LDS ®,
Vectra)
Pinces chirurgicales (HSG-IMAT, BBraun)
Microfluidique
Détection de caries (HARTING Mitronics for KaVo Dental, LDS ®,
Vectra)
Pompe à Insuline (Insulet Corp. )
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Industrie
Packaging intelligent
Intégration de fonctions
Antennes (RFID)
RFID transponder
(HARTING Mitronics, LDS ®, Vectra)
Lighting System for Security Camera v300 ws (HARTING Mitronics, LDS ® for SICK,
Vectra)
Sensor , designed for SMT mounting on PCB (HARTING
Mitronics, LDS ®, Vectra)
OLED lighting by OSRAM
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25
Plus puissant Plus petit / dense Plus productif
-OLED, surmoulage -Impression 3D
Les tendances
Nouveaux matériaux : TP, TD, métal
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