Brevet FR3074163A1 — publié le 20190531

La présente invention concerne le domaine des circuits imprimés et a pour objet un composé précurseur de pistes conductrices de circuits électroniques, un procédé de fabrication de pistes conductrices sur un support à partir du composé selon 5 l'invention, ainsi qu'un support comportant des pistes conductrices fabriquées au moyen du composé selon l'invention. Plus précisément, la présente invention entend proposer une nouvelle technologie permettant de s'affranchir des inconvénients inhérents aux procédés classiquement mis en oeuvre actuellement 10 pour fabriquer des circuits imprimés. En effet, de manière connue, les procédés de fabrication de plaques rigides de circuits imprimés supposent de nombreuses étapes successives, notamment d'enlèvement de matière, particulièrement complexes, chronophages, coûteuses, et à 15 l'origine d'un volume important de déchets polluants à traiter. De plus, la mise en oeuvre de ces procédés est limitée à l'obtention uniquement de cartes de circuits imprimés rigides dont l'intégration à un appareil implique de disposer d'un emplacement dédié au sein de celui-ci, et par conséquent d'y prévoir un volume 20 suffisant, parfois synonyme d'encombrement. De même, les procédés connus à l'heure actuelle pour fabriquer des circuits imprimés sur des supports souples ne donnent pas entière satisfaction. En effet, les matériaux plastiques, composites ou textiles souples utilisés sont 25 difficiles à accrocher par les liants classiques et leurs déformations successives au fil du temps fragilisent puis entraînent une rapide dégradation des pistes réalisées qui sont en outre non soudables. De plus, les seules solutions proposées actuellement pour 30 réaliser lesdites pistes sur de tels supports souples reposent sur l'utilisation de composés précurseurs à base d'argent, particulièrement coûteux. De fait, la présente invention entend proposer une nouvelle technologie, permettant de fabriquer des pistes de circuits 35 imprimés selon un mode additif, par exemple par sérigraphie ou impression 3D et de conférer, en un délai extrêmement réduit, une 2 fonction électronique à tout type d'objet, quelle que soit sa forme et la nature rigide ou souple de son matériau constitutif, lesdites pistes de circuits imprimés étant solides, durables et résistantes aux différentes contraintes rencontrées. Par ailleurs, un autre but de l'invention est également de proposer une technologie plus économique et plus respectueuse de l'environnement que celles classiquement mises en oeuvre. Egalement, l'invention entend proposer une technologie parfaitement applicable et adaptée aux matériaux plastiques ou composites, dont l'utilisation se généralise actuellement dans la plupart des applications industrielles et en particulier dans le domaine de l'automobile où ils tendent à remplacer les métaux et les alliages de métaux classiquement employés. A cet effet, la présente invention a pour objet une technologie qui repose sur la mise en oeuvre d'un composé chimique spécifiquement formulé pour pouvoir, au terme de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, à la fois présenter une haute capacité d'adhésion sur de nombreuses surfaces, y compris les matériaux plastiques et composites et être conducteur. Plus précisément, la présente invention se rapporte à un composé précurseur de pistes conductrices de circuit imprimé comprenant : - Entre 20% et 30% en poids d'un système polyuréthane thermobloqué, Entre 50% et 60% en poids d'un oxyde métallique, - Entre 7% et 13% en poids d'un solvant ou d'un mélange de solvant, et - Entre 7% et 13% en poids d'un additif ou d'un mélange d'additifs. Conformément à une variante de réalisation préférentielle du composé selon l'invention, l'oxyde métallique est un oxyde de cuivre. Dans ce cas, l'invention prévoit que l'oxyde de cuivre présente de préférence une granulométrie comprise entre 4 pm et 35 25 pm. Une telle caractéristique, reposant sur la mise en oeuvre de 3 microparticules d'oxyde de cuivre et non pas de nanoparticules de cuivre permet avantageusement de limiter les coûts. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est par ailleurs prévu que le système polyuréthane thermobloqué comporte 5 un résine ou un mélange de résines choisie(s) parmi le groupe comprenant une résine polyimide thermoplastique, une résine polyamideimide, une résine polyphénylène sulfide, une résine polyuréthane, une résine polychlorure de vinyle, une résine styrol, une résine polyisocyanate, un polymère hydroxylé. 10 Le composé selon l'invention est en outre caractérisé en ce qu'il contient un agent thixotrope et/ou un tensio-actif et/ou un mélange de tensio-actifs. Il est également prévu que le composé précurseur selon l'invention contient un mélange de xylène et d'un solvant 15 dibasique ester. Une autre caractéristique du composé selon l'invention est définie par le fait qu'il présente une rhéologie telle qu'il est apte à être appliqué sur un support par un procédé d'impression 3D, par sérigraphie ou par projection, quelles que soient la 20 nature et la forme du matériau constituant ledit support. L'invention a également pour objet un procédé pour réaliser des pistes de circuit imprimé sur un support à partir du composé tel que précédemment décrit, procédé dans lequel : - On dépose au moins une couche du composé sur ledit 25 support selon un schéma prédéterminé, puis - on applique à ladite couche un traitement visant à réduire l'oxyde métallique et à débloquer le système polyuréthane. Conformément à une caractéristique de l'invention, il est prévu que l'on dépose sur ledit support au moins une couche d'une 30 épaisseur comprise entre 3 pin et 50 pm. Par ailleurs, selon des modes de mise en oeuvre préférentiels du présent procédé, on dépose ladite couche sur ledit support par impression 3D, par sérigraphie ou par projection. Une autre caractéristique du présent procédé est encore 35 définie par le fait que l'on dépose plusieurs couches du composé 4 selon l'invention, séparées les unes des autres par à chaque fois une couche isolante. D'autre part, la présente invention a également prévu que lors de la mise en oeuvre dudit procédé, on utilise un support 5 réalisé en un matériau apte à supporter une température comprise entre 110°C et 450°C, ledit matériau étant choisi parmi le groupe comprenant un matériau composite, un plastique, du verre, un textile, un élastomère, un caoutchouc. Conformément à un premier mode de mise en oeuvre du procédé 10 selon l'invention, après avoir déposé ladite couche sur ledit support, on soumet ladite couche à un bombardement photonique, pendant une durée de 0,1 ps à 50 ps. Conformément à un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, après avoir déposé ladite couche sur ledit 15 support on soumet ladite couche à un procédé d'électrodéposition ou on plonge ledit support comportant ladite couche dans un ou plusieurs bains d'une solution permettant de réduire l'oxyde de métal qu'elle contient. Il convient de noter que le présent procédé est compatible avec les bains industriels utilisés dans 20 l'industrie du circuit imprimé, à savoir les bains de cuivre électrolytique ou les bains de cuivre chimique, étain chimique ou aurocyanure chimique ou acides. A cet effet, le présent procédé prévoit qu'on peut soumettre ladite couche à ladite température en plaçant ledit support dans 25 un four pendant une durée comprise entre 10 min et 20 min. Pour soumettre ladite couche à ladite température, il est également possible de la soumettre à un rayonnement infrarouge pendant 1 s à 5 min. Il a été observé lors d'une série de tests effectués sur des 30 échantillons comportant une couche de composé selon l'invention d'une épaisseur comprise entre 15 pin et 20 pin, qu'après la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la couche de composé déposée présente une très haute adhésion sur le support ainsi qu'une haute résistance à l'abrasion. Par ailleurs, dans le cas où la couche est rendue conductrice par bombardement photonique, un montage de composants 5 électroniques est possible immédiatement après le séchage de la couche, à savoir environ 1 heure après l'achèvement dudit procédé, soit au terme d'un intervalle de temps extrêmement réduit. Une telle approche permet par conséquent non seulement 5 d'accélérer notablement les procédés de fabrication de circuits électroniques, mais également d'apposer de tels circuits directement sur tous types de supports, se présentant sous la forme d'une surface ou d'un volume. De fait, ces derniers peuvent alors être rendus intelligents, quelle que soit leur forme externe 10 plane ou non, et la nature de leur matériau constitutif, choisi parmi le groupe comprenant un matériau composite, un plastique, du verre, un textile, un élastomère, un caoutchouc, ou tout matériau rigide ou souple équivalent apte à supporter une température comprise entre 110°C et 450°C. 15 Par conséquent, la technologie selon l'invention permet également d'exploiter des surfaces jusque-là perdues, pour leur conférer des fonctions électroniques et par conséquent une valeur ajoutée. La mise en oeuvre du présent procédé permet par ailleurs 20 d'empiler des couches au moyen d'un équipement numérique hors-contact et donc d'envisager de créer des objets interconnectés ou interconnectant en volume et plus uniquement à plat. Dans ce cas, les différentes couches du composé précurseur de pistes de circuit imprimé seront le cas échéant, REVENDICATIONS1. Composé précurseur de pistes conductrices de circuit imprimé comprenant : - Entre 20% et 30% en poids d'un système polyuréthane thermobloqué, - Entre 50% et 60% en poids d'un oxyde métallique, Entre 7% et 13% en poids d'un solvant ou d'un mélange de solvant, et - Entre 7% et 13% en poids d'un additif ou d'un mélange d'additifs. 2. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'oxyde métallique est un oxyde de cuivre. 3. Composé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'oxyde de cuivre présente une granulométrie comprise entre 4pm et 25pm. 4. Composé selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que le système polyuréthane thermobloqué comporte une résine ou un mélange de résines choisie(s) parmi le groupe comprenant une résine polyimide thermoplastique, une résine polyamideimide, une résine polyphénylène sulfide, une résine polyurétane, une résine 25 polychlorure de vinyle, une résine styrol, une résine polyisocyante, un polymère hydroxylé. 5. Composé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un agent thixotrope et/ou un tensio-actif et/ou un mélange de tensio-actifs. 30 6. Composé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un mélange de xylène et d'un solvant dibasique ester. 7. Composé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une rhéologie telle 35 qu'il est apte à être appliqué sur un support par un procédé 7 d'impression 3D, par sérigraphie ou par projection, quelle que soit la nature et la forme du matériau constituant ledit support. 8. Procédé pour réaliser des pistes de circuit électronique sur un support à partir du composé selon l'une 5 quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel : On dépose au moins une couche du composé sur ledit support selon un schéma prédéterminé, puis on applique à ladite couche un traitement visant à réduire l'oxyde métallique et à débloquer le système polyuréthane. 10 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on dépose sur ledit support au moins une couche d'une épaisseur comprise entre 3 pin et 50 pm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'on dépose ladite couche sur ledit support 15 par impression 3D. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'on dépose ladite couche sur ledit support par sérigraphie. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 20 11, caractérisé en ce qu'on dépose plusieurs couches du composé selon les revendications 1 à 7, séparées les unes des autres par à chaque fois une couche isolante. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'on utilise un support réalisé en un 25 matériau apte à supporter une température comprise entre 110°C et 450°C, ledit matériau étant choisi parmi le groupe comprenant un matériau composite, un plastique, du verre, un textile, un élastomère, un caoutchouc. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 30 13, caractérisé en ce qu'après avoir déposé ladite couche sur ledit support, on soumet ladite couche à un bombardement photonique, pendant une durée de 0,1ps à 50ps. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'après avoir déposé ladite couche sur 35 ledit support, on soumet ladite couche à un procédé d'électrodéposition ou on plonge ledit support comportant ladite 8 couche dans un ou plusieurs bains d'une solution permettant de réduire l'oxyde de métal que ladite couche contient. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'après avoir déposé ladite couche sur 5 ledit support, on la soumet à une température comprise entre 110°C et 450°C. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on soumet ladite couche à ladite température en plaçant ledit support dans un four pendant une durée comprise entre 10 min et 20 10 min. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que pour soumettre ladite couche à ladite température, on la soumet à un rayonnement infrarouge pendantl s à 5 min. 19. Support muni de pistes de circuit imprimé obtenues par 15 la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 18. 20. Support selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau apte à supporter une température comprise entre 110°C et 450°C choisi parmi le groupe comprenant 20 un matériau composite, un plastique, du verre, un textile, un élastomère, un caoutchouc. 21. Support selon l'une quelconque des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce qu'il est défini par une surface. 22. Support selon l'une quelconque des revendications 19 25 ou 20, caractérisé en ce qu'il est défini par un volume. 23. Support selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches du composé précurseur de pistes de circuit imprimé séparées les unes des autres par à chaque fois une couche isolante. 30