surmoulage de matériaux hautement conducteurs

Innov’Days Plastronique 06/12/2012
Projet MatMID
R
Technologie POWERMID
Surmoulage de matériaux hautement conducteurs
Auteurs: O. Dassonville - D. Muller - M. Girodon
Innov’Days Plastronique 06/12/2012
Plan de la présentation:
• Présentation du groupe NIEF PLASTIC
• Le projet MatMID : partenaires, objectifs
• Caractérisations et résultats : technologie POWERMID
• Exemples d’applications
• Conclusion
R
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NIEF PLASTIC
• Société française, maison mère située à Genas (Lyon)
• Plus de 80 ans d’existence
• Transformateur d’une large gamme de polymères et composites
(thermoplastiques / thermodurs )
•
Process : Injection – Compression – Usinage – Thermoformage
• 2011 : CA: 147 M€ - Employés: 1500
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NIEF PLASTIC
• 15 sites de production :
• France: 9
• Europe (hors FR): Allemagne, Hongrie, Pologne, Slovaquie
• Maghreb: Maroc, Tunisie
• R&D: Genas (F) – Brilon (D)
• Principaux marchés:
• Electrique
• Automobile
• Electronique
• Aéronautique/ Défense
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Le projet MatMID
Partenaires :
ADDIPLAST : compounder basé à St-Pal-de-Mons
(France)
Laboratoire IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères): à
l’INSA de Lyon (France)
NIEF PLASTIC : transformateur de polymères
MatMid est financé par l’état français via OSEO
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Le projet MatMID
Objectifs
Etude et développement d’un procédé 3D MID par injection d’un
polymère hautement conducteur
Principales tâches
• Formulation du matériau
 ADDIPLAST
• Caractérisation
 IMP / NIEF PLASTIC
• Industrialisation / applications
 NIEF PLASTIC
Applications visées
• Automobile: éclairage
• Domaine électrique
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Prototypes utilisés pour l’étude
- Substrat: PC cristal
- 3 LEDs + 1 résistance, montées en
série
LEDs de puissance de différentes
taille et géométrie, selon le fabricant
- Tous les composants électroniques
ont été surmoulés
- Surmoulage d’une piste passive
(sans composants) pour étudier la
longueur injectable en fonction de la
section
Sections : de1 à 9 mm²
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Tenue en température sous tension usuelle
Conditions:
• Plage de températures : -30°C to +110°C
• Incrément : 10°C
• Palier de stabilisation : 15 min
• hors tension pendant les changements de température
Aucune perte de conductivité du polymère conducteur
Pas de modification de l’aspect visuel, ni détérioration des
pistes conductrices
Pas d’altération des jonctions polymère conducteur /
composants
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Tenue à la charge électrique
A
Augmentation du courant de 10% toutes les 15 min
jusqu’à destruction du circuit
Circuit en S, longueur 9 cm
Section
mm²
Température
maxi
°C
Intensité maxi
admissible *
A
1 mm²
125
1.7
2 mm²
136
2.8
4 mm²
156
6.5
6 mm²
213
8.5
9 mm²
327
13
* Intensité maxi admissible = intensité sans dégradation irréversible du circuit
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Auto-échauffement
Mesure des températures avec une caméra IR
Essai sous tension à
23°C pendant 24 H
Essai sous tension à
110°C pendant 24H
Les points chauds sont dus aux LEDs
Les pistes sont stables électriquement et thermiquement
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Humidité et corrosion en atmosphère humide
et sel de déneigement
NaCl (2.32 g/l) et CaCl2 (1.47 g/l)
Aspersion durant 3h (0.5l/h) + attente 1h + séchage 12h à 50°C - 30%HR
Chaleur humide + froid durant 9 jours
Aspersion durant 3h (0.5l/h) + attente 1h + séchage 12h à 50°C - 30%HR
Chaleur humide durant 9 jours
 Pièce aspergée de CaCl2: la connexion des pattes des
composants au cœur de la matière conductrice n’est pas altérée
 Pièce aspergée de NaCl: la connexion des pattes des
composants au cœur de la matière conductrice semble s’être
dégradée
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Fabrication d’un circuit en pOWERMID
R
Un procédé en deux étapes
1. Injection du substrat en plastique
Les pistes apparaissent sous forme de sillons
Il est possible de placer des composant dans le moule avant injection
2. Surmoulage d’un polymère hautement conducteur
Remplissage des pistes
Connexion aux pattes des composants
Peut être réalisé en bi-injection
Les deux étapes sont alors réalisées sur une seule presse
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POWERMID
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Connexion des composants
Placement des composants
directement dans le moule
Surmoulage des composants
Soudure US des composants
Après moulage
Procédé breveté par NIEF PLASTIC
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POWERMID
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Exemples d’applications
Pistes conductrices 3D avec composants
Application avec capteur capacitif 3D
Brevet NIEF PLASTIC
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CONCLUSION
POWERMID
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est un procédé 3D MID:
• 100% polymère
• En 2 étapes, éventuellement sur 1 seule machine
• Qui permet de réaliser des pistes en “vraie” 3D
• Orienté électronique de puissance
L’Industrialisation est en cours, avec pour objectifs:
• Circuits de puissance en 3D
• Capteurs en 3D
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Merci de votre attention
Olivier DASSONVILLE
Didier MULLER
[email protected]
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+33 472 472 857
+33 472 472 737