Brevet FR3134679A1 — publié le 20231020

Procédé de fabrication de modules électroniques imbriqués par fabrication additive Procédé de fabrication d’un circuit électronique (400) comprenant : la fabrication additive d’une première carte électronique (410) comprenant au moins sur une première face (4101) un connecteur conducteur électrique (411, 412) et un composant électronique (451) et la fabrication additive d’une deuxième carte électronique (420) comprenant au moins sur une première face (4201) un connecteur conducteur électrique (421, 422) et une cavité (442), et la superposition des première et deuxième cartes électroniques de manière à ce que la première face (4101) de la première carte (410) soit en vis-à-vis de la première face (4201) de la deuxième carte (420), que le connecteur conducteur électrique (411, 412) de la première carte (410) soit en contact électrique avec le connecteur conducteur électrique (421, 422) de la deuxième carte (420) et que le composant électronique (451) de la première carte (410) soit placé dans la cavité (442) de la deuxième carte (420). Figure pour l’abrégé : Fig. 4 Procédé de fabrication de modules électroniques imbriqués par fabrication additive La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication par impression additive de circuits électroniques, et plus particulièrement à la fabrication additive de cartes électroniques élémentaires et de modules électroniques imbriqués. De plus en plus de cartes électroniques sont fabriquées par des procédés de fabrication additive, afin d’obtenir des circuits de différentes formes, des circuits flexibles, et/ou des circuits portables. Cependant, les épaisseurs de cartes sont limitées par ces procédés à quelques millimètres (3 mm). Ainsi, pour contourner cette limitation d’épaisseur et pour réduire l’encombrement des cartes électroniques afin de répondre aux besoins d’électronique intégrée, les cartes peuvent être empilées les unes sur les autres. Des connecteurs de type barrette sont soudés entre les cartes pour connecter électriquement les cartes entre elles afin de partager une alimentation électrique et/ou transmettre des signaux numériques ou analogiques entre elles. Néanmoins, ce type de connecteur est généralement encombrant et ajoute une masse supplémentaire sur les cartes électroniques. Par ailleurs, ces connecteurs sont des composants traversant soudés à la carte, qui sont généralement placés en périphérie des cartes. Cela implique de router les pistes en conséquence, et ce surplus de routage diminue la capacité d’intégration des cartes, et peut également être nuisible aux performances électriques des cartes, en créant des chutes de tension, des résistances série, des capacités parasites, des inductances parasites et/ou des perturbations électromagnétiques. Le brevet US 10 575 408 propose une alternative à l’utilisation de ces connecteurs traversant, qui consiste à connecter deux cartes électroniques entre elles en mettant en contact leurs pistes conductrices. Pour cela, les cartes comprennent chacune une empreinte pouvant s’emboiter avec l’empreinte d’une autre carte placée en vis-à-vis et permettant ainsi d’assurer la mise en regard et le contact entre les pistes conductrices des deux cartes. Néanmoins, la solution proposée dans le brevet US 10 575 408 ne permet pas le maintien mécanique entre les cartes. Ce maintien mécanique est assuré à travers une pièce tierce : une sorte d’anneau ou de bague, ce qui rajoute de l’encombrement et de la masse à l’ensemble. De plus, le contact électrique entre les deux cartes électroniques est situé en extrémité de carte. Cela rajoute des contraintes sur le routage, et éventuellement des éléments parasites sur les signaux électriques. Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de fabrication d’un circuit électronique permettant d’obtenir un circuit électronique peu encombrant et léger afin d’améliorer la capacité d’intégration du circuit dans des espaces restreints. L’invention concerne un procédé de fabrication d’un circuit électronique comprenant : la fabrication additive d’une première carte électronique comprenant au moins sur une première face un connecteur conducteur électrique et un composant électronique et la fabrication additive d’une deuxième carte électronique comprenant au moins sur une première face un connecteur conducteur électrique et une cavité, et la superposition des première et deuxième cartes électroniques de manière à ce que la première face de la première carte soit en vis-à-vis de la première face de la deuxième carte, que le connecteur conducteur électrique de la première carte soit en contact électrique avec le connecteur conducteur électrique de la deuxième carte, et que le composant électronique de la première carte soit placé dans la cavité de la deuxième carte. Grâce à l’invention, il est possible de contourner la limitation d’épaisseur de carte en superposant au moins deux cartes électroniques l’une sur l’autre et en les connectant électriquement par leurs connecteurs fabriqués de manière additive. De plus, pour connecter les cartes superposées entre elles, les connecteurs classiques de type barrette, broches, ou câbles électriques sont remplacés par des connecteurs fabriqués de manière additive qui forment des points de connexion localisés au plus proche du besoin pour optimiser l’interconnexion entre les cartes. Ces nouveaux connecteurs permettent de diminuer l’encombrement et la masse du circuit électronique formé par la superposition des deux cartes, et de limiter le nombre de pistes conductrices sur les cartes dédiées au routage de signaux. La cavité présente sur la première carte permet d’enfouir le composant électronique, pour optimiser et intégrer au mieux le composant sur le circuit électronique. Selon une caractéristique particulière de l’invention, la fabrication additive desdits connecteurs conducteurs électriques des première et deuxième cartes est choisie parmi une impression par jet d’encre, une impression par dépôt de fil fondu ou une impression par fusion laser sur lit de poudre. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, lesdits connecteurs conducteurs électriques des première et deuxième cartes sont fabriqués à partir d’une encre conductrice comprenant des nanoparticules d’argent et le composant électronique de la première carte est soudé à la première carte par ladite encre conductrice. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les première et deuxième cartes électroniques comprennent des parties non-conductrices réalisées en une résine photosensible. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, lesdits connecteurs conducteurs électriques sont de forme conique ou trapézoïdale. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, lesdits connecteurs conducteurs électriques sont de type mono-signal. Cela permet de placer les connecteurs de manière optimisée, c’est-à-dire en fonction du placement entre les composants présents sur les cartes, sans avoir à rassembler tous les signaux dans un seul connecteur. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, lesdits connecteurs conducteurs électriques sont de type multi-signaux. Cela permet de transmettre au moins deux signaux, par exemple un signal d’antenne et un signal blindé et de limiter le nombre de connecteurs sur les cartes. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le connecteur conducteur électrique de la première carte est de type mâle et le connecteur conducteur électrique de la deuxième carte est de type femelle de forme complémentaire du connecteur de type mâle de la première carte. Cela permet de garantir un bon contact électrique entre les conducteurs des première et deuxième cartes. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la deuxième carte comprend également sur une deuxième face au moins un composant électronique et un connecteur conducteur électrique et le procédé comprend la fabrication additive d’une troisième carte électronique comprenant au moins sur une première face un connecteur conducteur électrique et une cavité, et la superposition de la troisième carte sur la deuxième carte de manière à ce que la première face de la troisième carte soit en vis-à-vis de la deuxième face de la deuxième carte, que le connecteur conducteur électrique de la troisième carte soit en contact électrique avec le connecteur conducteur électrique de la deuxième face de la deuxième carte et que le composant électronique de la deuxième carte soit placé dans la cavité de la troisième carte. Cela permet d’empiler plusieurs cartes électroniques entre elles pour former un seul circuit électronique pouvant avoir une épaisseur supérieure à 3 mm. De plus, comme pour la superposition de deux cartes, les câbles de connexion sont réduits, voire supprimés et remplacés par les connecteurs conducteurs électriques, ce qui permet de réduire la masse du circuit et d’optimiser le placement des connecteurs et des composants sur chaque carte. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le procédé comprend en outre la mise sous presse des cartes électroniques superposées. La mise sous presse permet d’assurer la liaison mécanique des cartes entre elles et d’assurer la cohésion électrique. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. La représente, de manière schématique et partielle, un procédé de fabrication d’un circuit électronique selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique, des connecteurs conducteurs électriques d’un circuit électronique fabriqué selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, des connecteurs conducteurs électriques d’un circuit électronique fabriqué selon un autre mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, un circuit électronique réalisé selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé (100) de fabrication d’un circuit électronique (200, 300, 400) comprenant : la fabrication additive (110) d’une première carte électronique (210, 310, 410) comprenant au moins sur une première face (4101) un connecteur conducteur électrique (411, 412) et un composant électronique (451) et la fabrication additive (110) d’une deuxième carte électronique (220, 320, 420) comprenant au moins sur une première face (4201) un connecteur conducteur électrique (421, 422) et une cavité (442), et la superposition (120) des première et deuxième cartes électroniques de manière à ce que la première face (4101) de la première carte (410) soit en vis-à-vis de la première face (4201) de la deuxième carte (420), que le connecteur conducteur électrique (411, 412) de la première carte soit en contact électrique avec le connecteur conducteur électrique (421, 422) de la deuxième carte et que le composant électronique (451) de la première carte soit placé dans la cavité (442) de la deuxième carte. Procédé de fabrication d’un circuit électronique selon la revendication 1, dans lequel la fabrication additive desdits connecteurs conducteurs électriques des première et deuxième cartes est choisie parmi une impression par jet d’encre, une impression par dépôt de fil fondu ou une impression par fusion laser sur lit de poudre. Procédé de fabrication d’un circuit électronique selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel lesdits connecteurs conducteurs électriques des première et deuxième cartes sont fabriqués à partir d’une encre conductrice comprenant des nanoparticules d’argent et le composant électronique de la première carte est soudé à la première carte par ladite encre conductrice. Procédé de fabrication d’un circuit électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les première et deuxième cartes électroniques comprennent des parties non-conductrices réalisées en une résine photosensible. Procédé de fabrication d’un circuit électronique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel lesdits connecteurs conducteurs électriques sont de forme conique (212, 222) ou trapézoïdale (211, 221). Procédé de fabrication d’un circuit électronique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits connecteurs conducteurs électriques (211, 212, 221, 222) sont de type mono-signal. Procédé de fabrication d’un circuit électronique (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits connecteurs conducteurs électriques (311, 321) sont de type multi-signaux. Procédé de fabrication d’un circuit électronique (200, 300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le connecteur conducteur électrique (211, 212, 311) de la première carte (210, 310) est de type mâle et le connecteur conducteur électrique (221, 222, 321) de la deuxième carte (220, 320) est de type femelle de forme complémentaire du connecteur de type mâle de la première carte. Procédé de fabrication d’un circuit électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la deuxième carte (420) comprend également sur une deuxième face (4202) au moins un composant électronique (452) et un connecteur conducteur électrique (423) et le procédé comprend la fabrication additive d’une troisième carte électronique (430) comprenant au moins sur une première face (4301) un connecteur conducteur électrique (433) et une cavité (443) et la superposition de la troisième carte (430) sur la deuxième carte (420) de manière à ce que la première face (4301) de la troisième carte (430) soit en vis-à-vis de la deuxième face (4202) de la deuxième carte (420), que le connecteur conducteur électrique (433) de la troisième carte (430) soit en contact électrique avec le connecteur conducteur électrique (423) de la deuxième face (4202) de la deuxième carte (420) et que le composant électronique (452) de la deuxième carte (420) soit placé dans la cavité (443) de la troisième carte (430). Procédé de fabrication d’un circuit électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre la mise sous presse des cartes électroniques superposées (130).