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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

18

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

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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Plus puissant Plus petit / dense Plus productif

-OLED, surmoulage -Impression 3D

Les tendances

Nouveaux matériaux : TP, TD, métal

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CONTACT

Maël Moguedet

2 rue Curie – 01100 Bellignat,

mael.moguedet@s-2p.com

04 74 81 81 10 - www.s-2p.com

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