Brevet FR2923671A1 — publié le 20090515

La présente invention concerne le domaine des procédés de fabrication de composants à fonction électronique. L'invention concerne en particulier, mais non exclusivement, un procédé de fabrication de condensateurs. On connaît différents procédés pour la réalisation de composants à fonction électronique. La technique la plus classique pour la réalisation de condensateurs à base de matériaux céramiques consiste à réaliser différentes feuilles en matériau céramique, à l'aide de toute technique appropriée, par exemple coulage, dépôt par sérigraphie ou autres techniques équivalentes, empiler les feuilles de matériau céramique ainsi réalisées, soumettre cet empilement à une thermocompression, puis découper l'ensemble ainsi obtenu pour former des condensateurs unitaires. D'autres techniques, visant à réduire le nombre d'étapes opératoires, ont été expérimentées ou utilisées, avec, parfois, comme ce fut le cas avec la technique bien connue du � procédé humide � (wet process, selon la terminologie anglo-saxonne), des résultats significatifs. Mais aucune de ces techniques ne permet d'optimiser l'accrochage des couches céramiques entre elles. On connaît notamment un procédé de réalisation de composants multi-matériaux tridimensionnels par dépôt de jets d'encre décrit, par exemple, dans le document FR-A-2859128. Ce document décrit un procédé de dépôt de couches d'impression successives de céramiques et de matériaux métalliques. Ce procédé introduit en outre, comme indiqué page 16, lignes 22 à 26, pour une couche donnée, un état de surface d'une certaine rugosité, de manière à influencer l'agencement, en termes d'étalement et de dispersion, du matériau qui sera ensuite déposé sur cette couche. En théorie, un tel procédé devrait permettre d'améliorer la rentabilité de fabrication et la performance des produits obtenus. En effet, ce procédé permet surtout d'optimiser une caractéristique importante du composant, l'isotropie, de manière à obtenir une cohésion améliorée du composant et à augmenter sa résistance mécanique, comme indiqué dans le document FR-A-2859128, page 17, lignes 25 à 34. Cependant, à ce jour, la mise en oeuvre du procédé décrit dans le document FR-A-2859128 pour la réalisation de composants à fonction électronique ne donne pas toujours totalement satisfaction. On connaît encore un procédé de fabrication de composants électroniques passifs par dépôt de jets d'encre, décrit dans le document WO 2006/076607 Al. Ce document propose d'utiliser une encre choisie pour ses coefficients d'adhésion et d'expansion thermique, de manière à assurer la stabilité et la compatibilité de cette encre avec d'autres encres devant être utilisées pour la réalisation d'autres couches d'impression, comme indiqué dans le document WO 2006/076607 Al, page 8, paragraphe [0033]. Or, ce procédé ne donne pas totalement satisfaction en termes de liaison entre les couches d'impression. Un but de la présente invention est de fournir un procédé de 20 réalisation de composants multi-matériaux tridimensionnels répondant aux inconvénients de l'Art antérieur susmentionnés. A ce titre, l'invention propose un procédé de réalisation d'un composant multi-matériaux tridimensionnel composé d'au moins un 25 premier et un second matériau. Le procédé consiste à réaliser au moins deux couches d'impression superposées selon des trajectoires spatiales discrètes de parcours d'impression, les couches d'impression étant exécutées par dépôt sans contact d'impacts localisés de gouttes d'impression, et : 30 une couche d'impression homogène NA est constituée par au moins le premier matériau à l'exclusion du second matériau, et - au moins une couche d'impression mixte NI est constituée par le premier matériau et au moins le second matériau. De préférence, au moins une autre couche d'impression mixte 5 NI+1 est superposée à la couche d'impression mixte précédente NI. Avantageusement, le premier matériau de la couche d'impression mixte NI+1 est sensiblement superposé au premier matériau de la couche d'impression mixte précédente NI. De préférence, une pluralité de couches d'impression mixtes sont déposées successivement, formant une première couche mince mixte MI présentant des reliefs complémentaires de premier et second matériaux. 15 Avantageusement, une pluralité de couches d'impression homogènes NA constituées par au moins le premier matériau à l'exclusion du second matériau et formant une couche mince homogène MA sont déposées successivement sur la première couche mince mixte MI. Alternativement, une pluralité de couches d'impression homogènes NB constituées par au moins le second matériau à l'exclusion du premier matériau et formant une couche mince homogène MB sont déposées successivement sur la première couche mince mixte MI. De préférence, au moins deux autres couches minces, mixte MI puis homogène MA;MB, sont déposées successivement sur la couche mince homogène MA;MB précédente. 30 Selon des exemples de réalisation particuliers : - l'un au moins des reliefs complémentaires de premier et second matériaux présente une forme de dôme ; 10 20 25 l'un au moins des reliefs complémentaires forme une traversée entre deux couches minces homogènes ; les gouttes d'impression projetées présentent au moins un constituant en phase liquide et au moins un constituant en phase solide de manière à former un mélange liquide ; la proportion volumique d'élément en phase solide au sein du mélange liquide est comprise entre 1% et 50% ; la viscosité du mélange liquide projeté est comprise entre 1 et 40 mPa.s ; la tension de surface du mélange liquide projeté est comprise entre 20 et 70 mN/m ; les dépôts sont opérés sur un support en matériau évanescent, par exemple à base de graphite ou de papier, susceptible d'être détruit à haute température ; au moins l'un des matériaux déposés est à base de matériau céramique. le procédé peut être appliqué à la fabrication de condensateurs, de composants multifonctionnels résistifs capacitifs, inductifs capacitifs et résistifs inductifs capacitifs. Selon un autre aspect, l'invention concerne également un composant multi-matériaux tridimensionnel susceptible d'être obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'un quelconque des procédés de réalisation précités. Le composant comprend au moins deux couches d'impression exécutées par dépôt sans contact d'impacts localisés de gouttes d'impression, et : une couche d'impression homogène NA comporte au moins un premier matériau à l'exclusion d'un second matériau, et au moins une couche d'impression mixte NI comporte le premier et au moins un second matériau. Avantageusement, le composant comporte en outre au moins une couche d'impression mixte NI+1, superposée à la couche d'impression NI. De préférence, le premier matériau de la couche d'impression NI+1 5 est sensiblement superposé au premier matériau de la couche d'impression précédente NI. Avantageusement, le composant comporte une pluralité de couches d'impression mixtes formant une couche mince mixte MI 10 présentant des reliefs complémentaires de premier et second matériau. De préférence, il comporte une pluralité de couches d'impression homogènes NA, constituées par au moins le premier matériau à l'exclusion du second matériau et formant une couche mince homogène 15 MA, déposées successivement sur la première couche mince mixte MI. Alternativement, il comporte une pluralité de couches d'impression homogènes NB, constituées par au moins le second matériau à l'exclusion du premier matériau et formant une couche mince 20 homogène MB, déposées successivement sur la première couche mince mixte MI. Avantageusement, il comporte au moins deux autres couches minces, mixtes MI puis homogènes MA;MB, déposées successivement sur 25 la couche mince homogène MA;MB précédente. Selon des exemples de réalisation avantageux : l'un au moins des reliefs complémentaires présente une forme 30 de dôme ; l'un au moins des reliefs complémentaires forme une traversée entre deux couches minces homogènes (MA;MB). - au moins l'un des matériaux déposés est à base de matériau céramique. L'invention concerne enfin un composant multifonctionnel résistif 5 capacitif, inductif capacitif et résistif inductif capacitif selon l'un quelconque des exemples de réalisation susmentionnés. Comme on l'exposera plus en détail par la suite, le procédé de de réalisation et le composant selon l'invention permettent d'améliorer 10 la tenue, ou liaison, mécanique entre les différentes couches minces formant le composant. Notamment, le fait de superposer des couches d'impression alternativement mixtes et homogènes permet d'assurer la liaison 15 mécanique entre les couches minces. Le fait d'obtenir des reliefs complémentaires de premier et second matériaux présentant une forme de dôme permet de lier plusieurs couches minces homogènes sans altérer la conductivité du 20 composant. Par ailleurs, les reliefs complémentaires formant une traversée entre deux couches minces homogènes améliorent sensiblement la tenue mécanique entre ces deux couches minces homogènes. 25 On entend ici par couche d'impression, une épaisseur élémentaire d'un dépôt localisé de gouttes d'impression réalisé selon une trajectoire spatiale discrète et formant un continuum. De ce fait, deux gouttes d'impression formant une même couche d'impression ne sont pas considérées comme superposées pour autant qu'elles ne se 30 recouvrent que partiellement. Au contraire, on entend par couches d'impression superposées, le dépôt successif d'au moins deux couches d'impression selon une direction constante sensiblement perpendiculaire à la surface de dépôt. Par ailleurs, on entend par couche d'impression homogène, une couche d'impression formée par le dépôt d'au moins un premier matériau à l'exclusion d'un second matériau ou bien le dépôt d'au moins le second matériau à l'exclusion du premier matériau. Au contraire, on entend par couche d'impression mixte, une couche d'impression présentant au moins les premier et second matériaux. De la même façon, on entend par couche mince homogène, la 15 superposition d'au moins deux couches d'impression homogènes et par couche mince mixte, la superposition d'au moins deux couches d'impression mixtes. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente 20 invention apparaîtront à la lecture, qui suit, d'exemples de réalisation détaillés donnés à titre d'exemples non limitatifs et pour lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale de deux couches d'impression homogène et mixte 25 superposées selon un procédé de réalisation conforme à l'invention ; les figures 2a et 2b représentent trois couches d'impression superposées selon un procédé de réalisation conforme à l'invention ; 30 les figures 3, 4, 5 et 6 représentent des vues en coupe transversale de cinq couches minces superposées selon un procédé de réalisation conforme à l'invention et pour lesquels plusieurs reliefs complémentaires de premier et second matériaux présentent une forme de dôme ; la figure 7 représente une vue en coupe transversale de trois couches minces superposées selon un procédé de réalisation conforme à l'invention et pour lesquelles plusieurs reliefs complémentaires de premier et second matériaux forment une traversée entre deux couches minces homogènes. Un procédé de réalisation d'un composant 2 multi-matériaux tridimensionnel selon l'invention va maintenant être détaillé en référence à la figure 1. Dans cet exemple de réalisation, le composant 2 multi-matériaux tridimensionnel est réalisé par dépôt sans contact d'impacts localisés de gouttes d'impression selon une trajectoire spatiale discrète de parcours d'impression. Les impacts localisés de gouttes d'impression forment dans un premier temps une couche d'impression homogène NA constituée par un premier matériau A. Dans un second temps, les impacts localisés de gouttes d'impression forment une couche d'impression mixte NI constituée du premier matériau A et d'un second matériau B différent. Les matériaux céramiques utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation connues de l'homme de l'Art. Ils ne seront donc pas décrits dans le détail par la suite. De la même façon, les figures 2a et 2b représentent schématiquement deux exemples de réalisation de composants 2 conformes à la présente invention. Dans la figure 2a, le composant 2 comprend une première couche d'impression homogène NA sur laquelle est superposée une couche d'impression mixte NI, puis une seconde couche d'impression homogène NA'. Dans la figure 2b, le composant 2 comprend une première couche d'impression mixte NI sur laquelle est superposée une couche d'impression homogène NA, puis une seconde couche d'impression mixte NI+1. En pratique, le composant 2 final obtenu selon l'invention comprend, de préférence, un nombre plus important de couches d'impression NA, NB, NI, N1+1 formées conformément au procédé de réalisation selon l'invention. Selon un autre aspect, le procédé de réalisation selon l'invention permet de réaliser un composant 2 présentant au moins deux couches minces MA, MB, MI, M11, chacune composée d'une pluralité de couches d'impression superposées NA, NB, NI, N1+1. Une couche mince formée par la superposition d'une pluralité de couches d'impression homogènes NA, NB est appelée couche mince homogène MA, MB. Au contraire, une couche mince formée. par la superposition d'une pluralité de couches d'impression mixtes NI, N1+1 est appelée couche mince mixte MI ; M11. Selon un exemple de réalisation préféré, le premier matériau A d'une couche d'impression mixte N1+1 est sensiblement superposé au premier matériau A de la couche d'impression mixte précédente NI de façon à former une couche mince mixte MI; M1+1, présentant des reliefs complémentaires de premier et second matériaux (A, B). Ces reliefs complémentaires assurent une liaison entre les différentes couches minces du composant 2. Il s'agit donc ici, non pas d'un état de surface pourvu d'une certaine rugosité permettant d'influencer l'étalement et la dispersion du matériau qui sera déposé ultérieurement sur cette couche, mais de véritables reliefs empêchant le déplacement relatif de deux couches minces homogènes superposées. Un tel exemple de réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 3 à 6. Dans ces exemples de réalisation, une première couche mince homogène MA est réalisée par le dépôt successif d'une pluralité de couches d'impression homogènes. Une première couche mince mixte M; est ensuite superposée à la première couche mince homogène MA. La première couche mince MI présente des reliefs 4 complémentaires de premier et second matériaux (A,B). Une seconde couche mince homogène MB est ensuite superposée sur la couche mince mixte précédente MI. L'homme de l'art comprendra aisément que les reliefs ainsi formés entre la première couche mince homogène MA et la seconde couche mince homogène MB permettent d'améliorer la cohésion mécanique entre ces couches minces homogènes MA, MB et par conséquent la cohésion du composant 2 final. Enfin, une deuxième couche mince mixte Mil présentant également des reliefs 4 complémentaires, puis une troisième couche mince homogène MA' sont successivement superposées sur la seconde couche mince homogène MB. Les reliefs 4 précités peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Il peut s'agir de reliefs en saillie 4a tels que représentés sur la figure 3, ou bien de reliefs en creux 4b tels que représentés sur la figure 4. Il peut encore s'agir d'une combinaison de reliefs en saillie 4a et de reliefs en creux 4b, comme illustrés sur les figures 5 et 6. Selon un exemple de réalisation préféré décrit en référence à la figure 7, le composant 2 présente une première couche mince homogène MA sur laquelle est superposée une couche mince mixte MI puis une seconde couche mince homogène MA'. Dans cet exemple de réalisation, les première et seconde couches minces homogènes MA, MA' sont toutes deux formées à partir d'au moins un premier matériau A et à l'exclusion d'un second matériau B. Ainsi, les reliefs 4 complémentaires forment des traversées 4c de premier matériau A entre les première et seconde couches minces homogènes MA, MA'. De façon générale, ces traversées 4c constituées de matériau A sont formées localement dans une couche mince mixte comportant également un matériau B différent, de manière à relier au moins deux couches d'impression NA, NA' constituée au moins du même matériau A, à l'exclusion du second matériau B. Les dépôts successifs de couches d'impression dans le cadre de la présente invention peuvent être réalisés selon toute technique connue de l'homme de l'Art. Il s'agit de préférence de dépôt par jets d'encre. Dans ce contexte, la Demanderesse a déterminé que différents paramètres d'encres déposées sont déterminants pour obtenir un composant 2 fonctionnel et fiable. Tout d'abord, les gouttes projetées sont constituées par au moins un constituant en phase solide et un constituant en phase liquide de manière à former un mélange liquide. De préférence, le taux volumique de charge minérale dans les encres déposées est sensiblement compris entre 1 et 50 %. Par ailleurs, de préférence, la viscosité des encres déposées est comprise entre environ 1 et environ 40 mPa.s. Enfin, la Demanderesse a déterminé que, de préférence, la tension superficielle des encres déposées est comprise entre environ 20 et environ 70 mN/m. Le dépôt par jets d'encre des couches formant le composant 2 conforme à la présente invention, peut être opéré sur tout support approprié. Selon une variante de réalisation avantageuse, permettant d'éviter toute difficulté de séparation entre le composant 2 et le support précité recevant les couches d'impression NA, NB, NI, NI+1 par jets d'encre en raison d'une porosité intrinsèque du support, ledit support est formé d'un matériau évanescent. C'est-à-dire que le matériau est destiné à être supprimé par toute technique appropriée une fois le composant 2, ou au moins la première couche d'impression NA, NB, NI, réalisé. Plus précisément encore dans le cadre de la présente invention, à cette fin, la couche support recevant les dépôts par jets d'encre est formée d'un matériau susceptible d'être détruit à haute température, par exemple à base de graphite ou de papier de toute composition appropriée. De préférence mais non limitativement, dans le cadre des exemples de réalisation représentés sur les figures 1, 2a et 2b, les couches d'impression mixtes NI, NI+1 intègrent des charges électriquement conductrices tandis que les couches d'impression homogènes NA, NA' sont des couches en matériau électriquement isolant. Dans ce contexte, les couches d'impression mixtes NI, NI+1 forment, par exemple, les armatures de condensateurs. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à la réalisation de composants 2 de type condensateur. Elle englobe la réalisation de tout type de composant 2 à fonction électronique, par exemple des composants 2 intégrant des fonctions résistives et/ou inductives par utilisation d'encre résistive ou inductive sur des plages localisées. La présente invention permet ainsi de réaliser à titre de variantes des composants 2 multifonctionnels RC (résistifs et capacitifs), LC (inductifs et capacitifs) ou RLC (résistifs, inductifs et capacitifs). Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés ci-dessus, mais s'étend à toute variante pouvant être réalisée par l'homme du métier. De ce fait, la présente invention n'est pas limitée à la réalisation particulière de condensateurs, mais englobe au contraire la fabrication de nombreux autres composants 2 à fonction électronique, tels que par exemple des composants 2 intégrant des éléments résistifs et/ou inductifs. Par ailleurs, certaines couches minces mixtes (non représentées) peuvent être formées à partir de couches d'impression mixte REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un composant (2) multi-matériaux tridimensionnel composé d'au moins un premier et un second matériau (A,B), le procédé consistant à réaliser au moins deux couches d'impression superposées selon des trajectoires spatiales discrètes de parcours d'impression, les couches d'impression étant exécutées par dépôt sans contact d'impacts localisés de gouttes d'impression, caractérisé en ce que: - une couche d'impression homogène (NA) est constituée par au moins le premier matériau (A) à l'exclusion du second matériau (B), et - au moins une couche d'impression mixte (NI) est constituée par le premier matériau (A) et au moins le second matériau (B). 2. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une autre couche d'impression mixte (N1+1) est superposée à la couche d'impression mixte précédente (NI). 3. Procédé de réalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier matériau (A) de la couche d'impression mixte (N1+1) est sensiblement superposé au premier matériau (A) de la couche d'impression mixte précédente (NI). 4. Procédé de réalisation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une pluralité de couches d'impression mixtes sont déposées successivement, formant une première couche mince mixte (MI) présentant des reliefs complémentaires de premier et second matériaux (A,B). 5. Procédé de réalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pluralité de couches d'impression homogènes (NA) constituées par au moins le premier matériau (A) à l'exclusion du second matériau (B) et formant une couche mince homogène (MA) sont déposées successivement sur la première couche mince mixte (MI). 6. Procédé de réalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pluralité de couches d'impression homogènes (NB) constituées par au moins le second matériau (B) à l'exclusion du premier matériau (A) et formant une couche mince homogène (MB) sont déposées successivement sur la première couche mince mixte (MI). 7. Procédé de réalisation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins deux autres couches minces, mixte (MI) puis homogène (MA;MB), sont déposées successivement sur la couche mince homogène (MA;MB) précédente. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins des reliefs complémentaires de premier et second matériaux (A, B) présente une forme de dôme. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'un au moins des reliefs complémentaires forme une traversée entre deux couches minces homogènes. 30 10.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les gouttes d'impression projetées présentent au moins un constituant en phase liquide et au moins 25un constituant en phase solide de manière à former un mélange liquide. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la proportion volumique d'élément en phase solide au sein du mélange liquide est comprise entre 1% et 50%. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la viscosité du mélange liquide projeté est comprise entre 1 et 40 mPa.s. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la tension de surface du mélange liquide projeté est comprise entre 20 et 70 mNIm. 14.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les dépôts sont opérés sur un support en matériau évanescent, susceptible d'être détruit à haute température. 15.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il peut être appliqué à la fabrication de condensateurs, de composants (2) multifonctionnels résistifs capacitifs, inductifs capacitifs et résistifs inductifs capacitifs. 16.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'au moins l'un des matériaux (A, B) déposés est à base de matériau céramique. 30 17.Composant (2) multi-matériaux tridimensionnel susceptible d'être obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant au moins deux couches 20 25d'impression exécutées par dépôt sans contact d'impacts localisés de gouttes d'impression, caractérisé en ce que: - une couche d'impression homogène (NA) comporte au moins un premier matériau (A) à l'exclusion d'un second matériau (B), et -au moins une couche . d'impression mixte (NI) comporte le premier matériau (A) et au moins un second matériau (B). 18.Composant (2) selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une couche d'impression mixte (NI+1), superposée à la couche d'impression (NI). 19.Composant (2) selon la revendication 18, caractérisé en ce que le premier matériau (A) de la couche d'impression (N1+1) est sensiblement superposé au premier matériau (A) de la couche d'impression précédente (NI). 20.Composant (2) selon la revendication 19 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de couches d'impression mixtes formant une couche mince mixte (MI) présentant des reliefs complémentaires de premier et second matériaux (A,B). 21.Composant (2) selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de couches d'impression homogènes (NA), constituées par au moins le premier matériau (A) à l'exclusion du second matériau (B) et formant une couche mince homogène (MA), déposées successivement sur la première couche mince mixte (MI). 22.Composant (2) selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de couches d'impression homogènes (NB), constituées par au moins le second matériau (B) à l'exclusion du premier matériau (A) et formant une couche mince homogène(MB), déposées successivement sur la première couche mince mixte (MI). 23.Composant (2) selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux autres couches minces mixte (MI) puis homogène (MA;MB) déposées successivement sur la couche mince homogène (MA;MB) précédente. 24.Composant (2) selon l'une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisé en ce que l'un au moins des reliefs complémentaires présente une forme de dôme. 25.Composant (2) selon l'une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisé en ce que l'un au moins des reliefs complémentaires forme une traversée entre deux couches minces homogènes (MA;MB). 26.Composant (2) selon l'une quelconque des revendications 17 à 25, caractérisé en ce qu'au moins l'un des matériaux (A, B) déposés est à base de matériau céramique. 27.Condensateur ou composant (2) multifonctionnel résistif capacitif, inductif capacitif et résistif inductif capacitif selon l'une quelconque des revendications 17 à 26.