Brevet FR3131174A1 — publié le 20230623

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un circuit électrique comprenant au moins une piste conductrice. Ce procédé comprend une étape de fourniture (100) d’un feuillet flexible de matériau électriquement conducteur. Ce procédé comprend en outre une étape de dépôt (1020) d’une composition sol-gel métallo-organominérale au moins sur une zone de ce feuillet. Cette composition sol-gel comprend des nanofils conducteurs en concentration massique supérieure à 10% sur la matière sèche. Ce procédé comprend également une étape de traitement thermique (1030) postérieure à l’étape de dépôt (1020) de la composition sol-gel métallo-organominérale. L’invention concerne également un circuit électrique obtenu par ce procédé, une carte à puce avec un module comprenant un tel circuit électrique, un module biométrique et un capteur comprenant chacun un tel circuit électrique. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 5 Procédé de fabrication d’un circuit électrique avec une couche anti-corrosion et circuit électrique obtenu par ce procédé L’invention concerne le domaine des circuits électriques, et notamment des circuits imprimés, comportant des pistes électriquement conductrices susceptibles d’être exposées à certaines agressions chimiques et/ou mécaniques. Il s’agit par exemple de pistes conductrices (par exemple formant des contacts) de connecteurs ou de capteurs. Etat de la technique L’invention est particulièrement intéressante dans tous les cas où ces pistes électriquement conductrices sont visibles et exposées à un utilisateur sur le produit fini. Il s’agit par exemple, de contacts de connecteurs de carte à puce, de connecteurs de cartes mémoires SD ou de clés USB, de bézels pour modules biométriques pour la capture d’empreintes digitales, d’électrodes de capteurs exposées à des liquides (pour l’analyse de l’eau, pour des bandes d’analyse du diabète, etc.).Parmi les agressions chimiques et/ou mécaniques auxquelles peuvent être soumises ces pistes conductrices au cours de leur utilisation dans de telles applications, on peut trouver par exemples : l’abrasion mécanique (insertion dans un lecteur de carte, friction avec les doigts des utilisateurs, etc.), la sueur, certains gaz, certaines atmosphères salines, le rayonnement ultra-violet et l’humidité. Un but de l’invention est de fournir une couche anticorrosion au moins partiellement conductrice (par exemple conductrice selon la direction correspondant à son épaisseur) permettant à une piste conductrice de mieux supporter au moins certaines des agressions précitées (en prenant également en compte éventuellement l’aspect esthétique). A cet effet, il est proposé un procédé de fabrication d’un circuit électrique comprenant au moins une piste conductrice. Ce procédé comprend donc une étape de fourniture d’un feuillet flexible de matériau électriquement conducteur (destiné notamment à la réalisation de la piste conductrice). Ce feuillet de matériau conducteur repose éventuellement sur l’une des faces principales d’un substrat diélectrique flexible. En effet, notamment dans le cadre d’une technologie dite de grilles métalliques (« leadframe » en anglais), le feuillet de matériau électriquement conducteur comprenant ou non déjà des motifs découpés (pistes, contacts, etc.) peut être autosupporté (par exemple sous forme d’une bande pouvant être enroulée et traitée dans un procédé de rouleau à rouleau (« reel-to-reel » ou « roll-to-roll » en anglais). Alternativement, le feuillet de matériau électriquement conducteur comprenant ou non déjà des motifs découpés ou gravés peut reposer sur un substrat diélectrique. Le feuillet de matériau électriquement conducteur comprend une face arrière et une face avant. Ce procédé comprend en outre - une étape de dépôt d’une composition sol-gel métallo-organominérale au moins sur une zone de la face avant, cette composition sol-gel comprenant des nanofils conducteurs, et - une étape de traitement thermique à une température comprise entre 80 et 150°C, postérieure à l’étape de dépôt de la composition sol-gel métallo-organominérale, la composition sol-gel comprenant alors sur la matière sèche une concentration massique de nanofils conducteurs, supérieure à 10%. La composition sol-gel métallo-organominérale ainsi déposée fournit une couche anticorrosion et le fait qu’elle soit chargée de nanofils conducteurs lui confère des propriétés de conduction électrique qui permettent d’établir un contact électrique suffisamment conducteur avec la piste de matériau conducteur qui lui est sous-jacente. Ce procédé comporte une ou plusieurs autres des caractéristiques optionnelles suivantes considérées indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres : –il comprend une étape d’activation en milieu ionisé d’au moins ladite zone de la face avant et l’étape de dépôt est réalisée par pulvérisation de la composition sol-gel métallo-organominérale, sur ladite zone de la face avant ainsi activée ; - la composition sol-gel métallo-organominérale est une formule liquide d’organosilane comprenant des nanofils conducteurs, obtenue en mélangeant entre 5 et 10% en poids de précurseur sol-gel organosilane avec 40 à 95% en poids d’une suspension alcoolique de nanofils conducteurs et 0 à 30% en poids d’une solution alcoolique comprenant ou non un colorant ; – la composition sol-gel comprend un surfactant ; - il comprend la réalisation d’une solution de précurseur sol-gel organosilane en mélangeant une solution alcoolique d’époxysilane hydrolysé et une solution alcoolique d’aminosilane hydrolysé dans un rapport molaire compris entre 2 et 4, cette solution de précurseur sol-gel organosilane étant mélangée ensuite à une suspension alcoolique de nanofils conducteurs et une solution alcoolique, pour obtenir la composition sol-gel métallo-organominérale ; - dans la solution de précurseur sol-gel organosilane, la concentration molaire de l’époxysilane hydrolysé est comprise entre 0.01 et 0.15 mol/L et celle de l’aminosilane hydrolysé à environ 0.005 et 0.075 mol/L. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un circuit électrique flexible comprenant un feuillet de matériau électriquement conducteur, avec une face arrière de ce feuillet de matériau électriquement conducteur reposant sur une face principale d’un substrat diélectrique flexible, et une face avant opposée à la face arrière. Ce circuit électrique comporte au moins une zone avec une couche d’un revêtement métallo-organominéral, cette couche d’un revêtement métallo-organominéral comprenant des nanofils conducteurs en concentration massique supérieure à 10%. Ce circuit comporte une ou plusieurs autres des caractéristiques optionnelles suivantes considérées indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres : - la couche de revêtement métallo-organominéral comprend une matrice sol-gel à base d’organosilane, la concentration massique de ladite matrice dans la couche de revêtement sol-gel métallo-organominéral sèche étant comprise entre 50 et 70%, la concentration massique des nanofils conducteurs dans la couche de revêtement sol-gel métallo-organominéral sèche étant comprise entre 10 et 40%, la couche de revêtement sol-gel métallo-organominéral sèche pouvant éventuellement comprendre un colorant dont la concentration massique dans la couche de revêtement sol-gel métallo-organominéral sèche est comprise entre 4 et 12% ; - la couche de revêtement métallo-organominéral sèche a une épaisseur inférieure ou égale à 2 micromètres ; - les nanofils conducteurs ont un diamètre inférieur ou égal à 200nm ; - des contacts sont agencés dans le feuillet flexible de matériau électriquement conducteur, ces contacts étant configurés pour établir une connexion électrique par pression sur au moins une zone de contact, avec un connecteur électrique de lecteur (par exemple un lecteur de carte à puce à contact, un lecteur de bandelettes destinée à l’analyse du diabète ou à l’analyse de l’eau, etc.) ; et - la couche de revêtement métallo-organominéral recouvre les contacts et le substrat diélectrique flexible situé entre les contacts. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé une carte à puce comprenant une cavité dans laquelle est fixé un module électronique comprenant un circuit électrique flexible tel que mentionné ci-dessus, ainsi qu’une puce électronique connectée aux contacts. Selon encore un autre aspect de l’invention, il est proposé un module biométrique capteur d’empreintes digitales, comprenant un circuit électrique flexible tel que mentionné ci-dessus, ce circuit électrique comprenant une zone de capture d’empreinte configurée pour recevoir une extrémité d’un doigt et la zone de capture d’empreinte est entourée d’un bézel qui comporte une couche superficielle formée de la couche de revêtement métallo-organominéral. Selon un autre aspect, l’invention concerne l’utilisation d’un circuit électrique flexible tel que mentionné ci-dessus, pour former un capteur comprenant au moins une électrode avec une zone recouverte de la couche de revêtement métallo-organominéral. D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention mentionnée ci-dessus apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : représente sous forme de diagramme, différentes étapes d’un exemple de mode de mise en œuvre du procédé de dépôt de la composition sol-gel métallo-organominérale selon l’invention ; représente schématiquement en perspective un exemple de réalisation, selon l’invention, d’une carte à puce avec un circuit imprimé ; représente schématiquement vue de dessus une portion de circuit électrique pour un connecteur de module de carte à puce tel que représentée sur la ; représente schématiquement et partiellement en coupe une portion de circuit électrique telle que représentée sur la ; représente sous forme de diagramme, les différentes étapes d’un procédé de réalisation d’un module pour carte à puce selon l’invention. Procédé de fabrication d’un circuit électrique comprenant au moins une piste conductrice (7), ce procédé comprenant une étape (100) de fourniture d’un feuillet flexible de matériau électriquement conducteur (10), et reposant ou non sur une face principale d’un substrat (4) diélectrique flexible, ce feuillet de matériau électriquement conducteur(10) comprenant une face arrière et une face avant, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre - une étape de dépôt (1020) d’une composition sol-gel métallo-organominérale au moins sur une zone de la face avant, cette composition sol-gel comprenant des nanofils conducteurs, et - une étape de traitement thermique (1030) à une température comprise entre 80 et 150°C, postérieure à l’étape de dépôt (1020) de la composition sol-gel, la composition sol-gel comprenant alors sur la matière sèche une concentration massique de nanofils conducteurs, supérieure à 10%. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape d’activation (1010) en milieu ionisé d’au moins ladite zone de la face avant et dans lequel l’étape de dépôt (1020) est réalisée par pulvérisation de la composition sol-gel, sur ladite zone de la face avant ainsi activée. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la composition sol-gel est une formule liquide d’organosilane comprenant des nanofils conducteurs, obtenue en mélangeant entre 5 et 10% en poids d’un précurseur sol-gel organosilane avec 40 à 95% en poids d’une suspension alcoolique de nanofils conducteurs, et 0 à 30% en poids d’une solution alcoolique comprenant ou non un colorant. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la composition sol-gel comprend un surfactant. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant la réalisation d’une formulation d’un précurseur sol-gel organosilane en mélangeant une solution alcoolique d’époxysilane hydrolysé et une solution alcoolique d’aminosilane hydrolysé dans un rapport molaire compris entre 2 et 4, cette formulation d’un précurseur sol-gel organosilane étant mélangée ensuite à une suspension alcoolique de nanofils conducteurs et à une solution alcoolique, pour obtenir la composition sol-gel. Procédé selon la revendication 5, dans laquelle la concentration molaire de l’époxysilane hydrolysé est comprise entre 0.01 et 0.15 mol/L et celle de l’aminosilane hydrolysé à environ 0.005 et 0.075 mol/L. Circuit électrique flexible (5) comprenant un feuillet de matériau électriquement conducteur (10), avec une face arrière de ce feuillet de matériau électriquement conducteur (10) reposant sur une face principale d’un substrat (4) diélectrique flexible, et une face avant opposée à la face arrière, caractérisé par le fait qu’au moins une zone comporte une couche d’un revêtement sol-gel (13) métallo-organominéral, cette couche d’un revêtement sol-gel (13) comprenant des nanofils conducteurs en concentration massique supérieure à 10%. Circuit électrique flexible (5) selon la revendication 7, dans lequel la couche de revêtement sol-gel (13) comprend un organosilane, la concentration massique de l’organosilane dans la couche de revêtement sol-gel (13) sèche étant comprise entre 50 et 70%, la concentration massique des nanofils conducteurs dans la couche de revêtement sol-gel (13) sèche étant comprise entre 10 et 40%, la couche de revêtement sol-gel (13) sèche comprenant un colorant dont la concentration massique dans la couche de revêtement sol-gel (13) sèche est comprise entre 4 et 12%. Circuit électrique flexible (5) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la couche de revêtement sol-gel (13) sec a une épaisseur inférieure ou égale à 2 micromètres. Circuit électrique flexible (5) selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel les nanofils conducteurs ont un diamètre inférieur ou égal à 200nm. Circuit électrique flexible (5) selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel des contacts (7) sont agencés dans le feuillet flexible de matériau électriquement conducteur (10), ces contacts (7) étant configurés pour établir une connexion électrique par pression sur au moins une zone de contact, avec un connecteur électrique de lecteur. Circuit électrique flexible (5) selon la revendication 11, dans lequel la couche de revêtement sol-gel (13) recouvre les contacts (7) et le substrat (4) diélectrique flexible situé entre les contacts (7). Carte à puce comprenant une cavité dans laquelle est fixé un module électronique (2) comprenant un circuit électrique (3) flexible selon l’une des revendications 7 à 12, ainsi qu’une puce électronique connectée aux contacts (7). Module biométrique capteur d’empreintes digitales, comprenant un circuit électrique flexible (5) selon l’une des revendications 7 à 10, ce circuit électrique comprenant une zone de capture d’empreinte configurée pour recevoir une extrémité d’un doigt et la zone de capture d’empreinte est entourée d’un bézel avec une couche superficielle formée de la couche de revêtement sol-gel (13). Utilisation d’un circuit électrique flexible (13) selon l’une des revendications 7 à 12, pour former un capteur comprenant au moins une électrode avec une zone recouverte de la couche de revêtement sol-gel (13).