Brevet FR3155455A1 — publié le 20250523

Titre : Procédé de réalisation d’un dispositif comprenant des pistes affleurantes L’invention porte sur un procédé de réalisation d’un dispositif comprenant un support (10) et une piste métallique (20) affleurant une face (100) dudit support (10), ledit procédé comprenant : Réaliser le support (10) par fabrication additive, en ménageant dans le support (10) un relief (12) en creux vis-à-vis de la face (100) du support (10), Remplir complétement le relief (12) en creux avec une encre métallique (21), Racler la face (100) du support (10) de façon à égaliser un niveau d’encre métallique (21) dans le relief (12) en creux avec la face (100) du support (10), Recuire l’encre métallique (21) de façon à former une piste métallique (20) affleurant la face (100) du support (10). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de réalisation d’un dispositif comprenant des pistes affleurantes La présente invention concerne, en général, un procédé de formation de pistes métalliques au sein d’un support, et plus particulièrement, un procédé de métallisation d’une céramique. ETAT DE LA TECHNIQUE Les procédés de métallisation de céramique permettent de créer des pistes métalliques sur des supports en céramique. La façon la plus directe de former ces pistes métalliques consiste à former un plaquage métallique sur la céramique. Ce plaquage peut être réalisé par sérigraphie au travers d’un masque comprenant des motifs de pistes, pour obtenir directement les pistes métalliques. Alternativement, ce plaquage peut être réalisé de façon continue sur le support en céramique, puis gravé, par exemple par laser, pour former les pistes métalliques. D’autres procédés combinant un dépôt local, par exemple par jet d’encre, et un placage sur ce dépôt local, ont également été développés. Les pistes métalliques obtenues via ces procédés sont toutes en saillie de la surface du support en céramique. Pour améliorer l’intégration des pistes métalliques, le document « Wang et al., Multimaterial Additive Manufacturing of LTCC Matrix and Silver Conductors for 3D, Adv Materials Technologies, 7, 2101462 (2022) » divulgue un procédé de co-fabrication additive de la céramique et des pistes métalliques. Ce procédé permet d’obtenir des pistes métalliques affleurantes vis-à-vis de la surface du support en céramique. Ce procédé recourt néanmoins à une co-dispense de matériaux et un co-frittage complexes à mettre en œuvre. Il existe donc un besoin pour un procédé de réalisation d’un support céramique comprenant des pistes métalliques affleurantes, qui soit moins coûteux et moins complexe à mettre en œuvre. Un objectif de la présente invention est de répondre à ce besoin et de pallier au moins en partie les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un objectif de la présente invention est de proposer un procédé de réalisation d’un dispositif comprenant un support et des pistes métalliques affleurant une face du support, qui présente une mise en œuvre facilitée et/ou un coût diminué. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de réalisation d’un dispositif comprenant un support et au moins une piste métallique affleurant une face dudit support, ledit procédé comprenant successivement : Réaliser le support par fabrication additive, en ménageant dans le support au moins un relief en creux vis-à-vis de la face du support, ledit au moins un relief étant destiné à accueillir l’au moins une piste métallique, Remplir complétement l’au moins un relief en creux avec une encre métallique, Racler la face du support de façon à égaliser un niveau d’encre métallique dans l’au moins un relief en creux avec la face du support bordant ledit au moins un relief en creux, Recuire l’encre métallique de façon à former l’au moins une piste métallique affleurant la face du support. Le support forme un moule dans lequel l’encre métallique se répartit. Il n’est pas nécessaire de recourir à un masque ou à une étape ultérieure de gravure pour définir les motifs de pistes métalliques. Le support comprend directement ces motifs sous forme de reliefs en creux, après fabrication additive. Le support est ici complétement formé avant remplissage du ou des reliefs en creux. Il n’est pas nécessaire de gérer des étapes de formation du support lors du remplissage ou après le remplissage du relief en creux avec l’encre métallique. Ainsi, les étapes de co-fabrication et de co-frittage enseignées par le document « Wang et al., Multimaterial Additive Manufacturing of LTCC Matrix and Silver Conductors for 3D, Adv Materials Technologies, 7, 2101462 (2022) » sont supprimées. Le procédé selon l’invention est plus facile à mettre en œuvre. Le raclage de la face du support permet de retirer et/ou prévenir un excès d’encre métallique débordant des reliefs en creux. Le remplissage avec une encre métallique et le raclage du support pour égaliser le niveau de cette encre métallique sont en outre des étapes peu coûteuses. Le coût du procédé selon l’invention est diminué. Le procédé selon l’invention permet avantageusement d’obtenir un support, typiquement à base de céramique, comprenant des pistes métalliques affleurant la face du support. Selon un aspect, l’invention a également pour objet un dispositif comprenant un support, de préférence à base de céramique, et des pistes métalliques affleurant une face dudit support. La face du support peut typiquement présenter une surface courbe. Un tel dispositif peut avantageusement être obtenu par le procédé selon l’invention. Un tel dispositif peut être avantageusement utilisé dans le domaine de la microélectronique ou de l’électronique de puissance, pour monter et assembler des puces électroniques sur le support. L’invention concerne également un système électronique comprenant un tel dispositif et au moins une puce électronique connectée aux pistes métalliques du dispositif. Les pistes métalliques affleurantes selon l’invention sont avantageusement mieux isolées les unes vis-à-vis des autres grâce à la présence du support entre les flancs de ces pistes métalliques « enterrées ». Les arcs électriques latéraux susceptibles de se former lorsque les flancs des pistes métalliques sont exposés à l’air sont ici avantageusement supprimés. Une autre application d’un dispositif ou support comprenant des pistes ou des motifs métalliques affleurants selon l’invention concerne les domaines de l’horlogerie et de la bijouterie. Un cadran de montre en céramique comprenant des index ou des marques métalliques affleurant la surface du cadran peut avantageusement être réalisé par le procédé selon l’invention. La compacité et/ou la définition d’un tel cadran peuvent être améliorées. L’invention concerne également un système d’horlogerie ou de bijouterie comprenant un tel dispositif. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : FIG. 1 FIG. 2 FIG. 3 Les figures 1 à 3 illustrent schématiquement en perspective des étapes de fabrication d’un dispositif comprenant des pistes métalliques affleurantes, selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 4 La FIG. 4 illustre un diagramme de recuit pour former les pistes métalliques du dispositif, selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 5 La FIG. 5 illustre schématiquement un support présentant une surface courbe, selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 6 La FIG. 6 illustre schématiquement en perspective un support plan comprenant des reliefs en creux, selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 7 La FIG. 7 illustre schématiquement en perspective un dispositif comprenant le support plan illustré à la FIG. 6 , dans lequel des pistes métalliques sont formées au niveau des reliefs en creux, et sur lequel sont montés des puces électroniques et un condensateur, selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 8 La FIG. 8 illustre schématiquement en perspective un module de puissance comprenant le dispositif illustré à la FIG. 7 , et des dissipateurs thermiques, selon un mode de réalisation de la présente invention. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, sur les schémas de principe, les épaisseurs des différentes couches et portions, et les dimensions des motifs et reliefs ne sont pas nécessairement représentatives de la réalité. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : Selon un exemple, le support est réalisé à base de céramique. Selon un exemple, la réalisation du support à base de céramique est complétement effectuée avant remplissage de l’au moins un relief, sans étape ultérieure au remplissage. La fabrication additive du support en céramique est complétée avant le remplissage des reliefs en creux. La fabrication additive du support en céramique ne requiert pas d’autres étapes de fabrication après que le remplissage des reliefs ait débuté. Selon un exemple, le procédé comprend en outre un polissage de la face du support, par exemple un polissage mécano-chimique, après recuit de l’encre métallique. Cela permet d’améliorer la planéité de la face du support et/ou la mise à niveau de l’encre métallique avec la face du support à proximité. Cela permet d’améliorer l’état de surface de la face du support et/ou de la surface exposée de l’encre métallique, par exemple en vue d’un brasage ultérieur d’une puce électronique sur les pistes métalliques. Selon un exemple, le remplissage de l’au moins un relief en creux et le raclage de la face du support sont effectués simultanément en une seule étape. Cela permet d’économiser une étape. Un tel mode de réalisation est en particulier intéressant pour former des pistes métalliques de faibles épaisseurs dans le support. Un racloir est typiquement utilisé pour étendre l’encre métallique et pour racler et égaliser le niveau d’encre métallique dans les reliefs en creux. Un front d’encre métallique se déplace en avant du racloir et se dépose en partie dans les reliefs en creux. L’encre métallique est enlevée de la face du support à l’arrière du racloir. L’encre métallique subsiste uniquement dans les reliefs en creux du support. Selon un exemple, le remplissage de l’au moins un relief en creux comprend une première étape de pré-remplissage avant le raclage de la face du support. Cela permet de pré-remplir les reliefs en creux, notamment lorsqu’une forte épaisseur de métal est requise pour former les pistes métalliques. Selon un exemple, le remplissage de l’au moins un relief en creux comprend une deuxième étape de remplissage lors du raclage de la face du support, après la première étape de pré-remplissage. Le remplissage est complété lors de la deuxième étape. Le complément se fait typiquement lors du raclage, en poussant le front d’encre métallique dans les reliefs en creux partiellement remplis. Selon un exemple, la première étape de pré-remplissage se fait par dispense localisée avec un jet d’encre. Selon un exemple, le procédé comprend en outre une étape de sérigraphie classique, au travers d’un masque de sérigraphie, typiquement après le remplissage et le raclage. Cela permet d’augmenter l’épaisseur de métallisation. Selon un exemple, l’encre métallique est à base d’argent. De telles encres métalliques sont disponibles commercialement, de façon standard. Cela permet de diminuer le coût du procédé. La viscosité de l’encre métallique peut être choisie en fonction des dimensions des reliefs en creux, de leur facteur de forme et/ou de la planéité de la face du support. Selon un exemple, la face du support présente une surface courbe et le raclage de la face du support est configuré pour suivre cette surface courbe. La face peut présenter une courbure continue, une pente linéaire ou une rupture de pente. Le raclage peut être avantageusement adapté à différents profils de support, par exemple pour réaliser des dispositifs à trois dimensions. Selon un exemple, les pistes métalliques sont configurées pour être connectées à une puce électronique. La puce électronique est montée en surface du support. Selon un exemple, le dispositif est configuré pour être intégré dans un système d’horlogerie ou de bijouterie. La compacité du dispositif est améliorée. Le rendu visuel, notamment via les propriétés de réflexion de la face « hybride » céramique/métal du support comprenant les pistes métalliques affleurantes, est amélioré. Sauf incompatibilité, il est entendu que l’ensemble des caractéristiques optionnelles ci-dessus peuvent être combinées de façon à former un mode de réalisation qui n’est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n’est évidemment pas exclu de l’invention. Les caractéristiques et avantages du procédé selon l’invention peuvent s’appliquer, mutatis mutandis , aux caractéristiques et avantages du dispositif ou du système selon l’invention, et inversement. Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt ou la formation d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément. Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d’un même matériau ou de matériaux différents. On entend par un substrat, un empilement, une couche, un élément « à base » d’un matériau A, un substrat, un empilement, une couche, un élément comprenant ce matériau A uniquement ou ce matériau A et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage et/ou des éléments dopants. Un repère de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur les figures annexées. Dans la présente demande de brevet, l’épaisseur d’une couche est prise selon une direction normale au plan d’extension principal de la couche. Ainsi, une couche présente typiquement une épaisseur selon z. Les termes relatifs « sur », « surmonte », « sous », « sous-jacent », « intercalé » se réfèrent à des positions prises selon la direction z. Les termes « vertical », « verticalement » se réfèrent à une direction selon z. Les termes « horizontal », « horizontalement », « latéral », « latéralement » se réfèrent à une direction dans le plan xy. Sauf mention explicite, l’épaisseur, la hauteur et la profondeur sont mesurées selon z. Un élément situé « à l’aplomb » ou « au droit» d’un autre élément signifie que ces deux éléments sont situés tous deux sur une même ligne perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend principalement une face inférieure ou supérieure d’un substrat, c’est-à-dire sur une même ligne orientée verticalement sur les figures. La fabrication additive est également appelée impression 3D dans la suite, en synonyme. Dans le cadre de la présente invention, l’encre métallique est typiquement une encre de sérigraphie. Elle présente une viscosité compatible avec la mise en œuvre d’un procédé de sérigraphie standard. A ce titre, l’encre métallique peut également être considérée comme une « pâte » métallique. Dans le cadre de la présente invention, le terme « égaliser » signifie « mettre à un même niveau ». Le niveau d’encre métallique dans l’au moins un relief en creux présente ainsi, après égalisation, sensiblement le même niveau que la face du support bordant ledit au moins un relief en creux. La surface libre de l’encre métallique s’étend en prolongement de la face du support environnant. L’égalisation des niveaux s’entend aux tolérances de fabrication près. Ainsi, en fonction de la tension de surface de l’encre métallique, la surface libre de l’encre métallique peut présenter une légère courbure en saillie ou en creux de la face du support. Cette surface libre peut en outre évoluer lors du recuit ultérieur. L’homme du métier comprend que le raclage permet typiquement d’égaliser les niveaux lors du passage du racloir, sans préjuger du niveau effectif de l’encre après raclage. De la même façon, le terme « affleurant » s’entend aux tolérances de fabrication près, et englobe de légères variations de niveaux entre la face du support et la surface de la piste métallique formée après recuit. Les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près, et de préférence à 5% près. Par ailleurs, les termes « compris entre … et … » et équivalents signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire. La FIG. 1 illustre un support en céramique fabriqué par impression 3D selon un mode de réalisation du procédé. Ce support 10 présente une face 100 supérieure et comprend des reliefs 12 en creux vis-à-vis de la face 100 supérieure. Les reliefs 12 en creux peuvent se présenter sous forme de rainures, de trous, de gorges, de cavités ou d’encoches par exemple. Le support peut être à base de céramique par exemple à base d’alumine ou de nitrure d’aluminium. L’impression 3D permet avantageusement de réaliser directement les reliefs 12 en creux dans le support 10, typiquement sans retirer de matière. Le support 10 forme alors un moule pour des motifs ou pistes métalliques. La FIG. 2 illustre un remplissage des reliefs 12 du support 10 en appliquant une encre métallique 21 à l’aide d’un racloir 30 sur la face 100 supérieure du support 10. L’encre métallique 21 est accumulée au niveau de l’extrémité 31 biseautée du racloir 30, et poussée dans les reliefs 12 lors du déplacement du racloir 30 selon x. Le front d’encre métallique 21 se déverse dans les reliefs 12 en creux au fur et à mesure que le racloir se déplace selon x sur la face 100 supérieure du support. L’extrémité 31 du racloir 30 est typiquement au contact de la face 100 supérieure. Cela permet d’éviter que l’encre métallique 21 reste sur la face 100 du support. Le racloir 30 permet à la fois de remplir les reliefs en creux et d’enlever le surplus d’encre métallique. Comme illustré à la FIG. 3 , après le passage du racloir, la surface 200 d’encre métallique remplissant les reliefs en creux est sensiblement au même niveau que la face 100 du support 10. Cette technique de remplissage avec racloir s’apparente à une sérigraphie « sans masque ». C’est le support 10 qui forme directement le moule dans lequel est déposée l’encre métallique. Il n’est pas nécessaire de prévoir un masque dédié à la formation des motifs de pistes métalliques, contrairement à une sérigraphie classique. L’encre métallique présente des propriétés fluidiques, typiquement une viscosité et une tension de surface, compatibles avec cette technique d’étalement au racloir. Elle présente en outre un bon pouvoir d’adhérence avec le support 10, typiquement avec les céramiques. Elle peut comprendre des nanoparticules métalliques, par exemple des nanoparticules d’argent. L’encre métallique peut être choisie parmi les encres métalliques standard de sérigraphie, par exemple une encre métallique à base d’argent parmi les références Dycotec DM-SIP-14001S ou DM-SIP-14033. D’autres formulations d’encre métallique sont envisageables, en fonction des applications visées. Le remplissage des reliefs 12 peut se faire en une seule étape, comme illustré aux figures 2 et 3. Le remplissage et le raclage se font ici simultanément. Ce mode de réalisation est bien adapté pour le remplissage de reliefs en creux de faibles profondeurs, typiquement pour des profondeurs inférieures ou égales à 500 µm. Pour des profondeurs plus importantes, un pré-remplissage des reliefs en creux peut être effectué. Ce pré-remplissage peut se faire par dispense de type jet d’encre, via une buse par exemple. Le pré-remplissage peut ensuite être complété par un remplissage au racloir comme décrit précédemment. Après remplissage et égalisation des niveaux d’encre métallique avec la face supérieure du support, un traitement thermique de densification est typiquement effectué. Ce traitement thermique permet d’évaporer les solvants de l’encre métallique et/ou fritter les nanoparticules métalliques pour former les pistes ou motifs métalliques 20 ( FIG. 3 ). La FIG. 4 illustre un exemple de traitement thermique préconisé pour les références d’encres métalliques Dycotec. Ce traitement thermique correspond typiquement à un recuit stabilisé à 850°C environ pendant dix minutes, avec montée et descente en température contrôlées. Après recuit, une étape optionnelle de polissage peut être effectuée. Le polissage de la face 100 supérieure du support, par exemple un polissage mécano-chimique ou un polissage avec un disque diamanté, peut avantageusement aplanir la face 100 du support lorsque celle-ci n’est pas parfaitement plane. Le polissage peut également permettre d’enlever d’éventuels résidus de pâte d’argent en dehors des cavités définies et/ou d’araser les pistes métalliques. Une surface parfaitement plane, avec des pistes métalliques affleurantes bien définies, est ainsi avantageusement obtenue. D’autres étapes post-recuit peuvent également être effectuées, par exemple pour préparer la surface des pistes métalliques en vue d’un brasage ultérieur de composants sur lesdites pistes métalliques. Une attaque chimique ou un plasma peuvent par exemple être effectués. Les figures 5 et 6 illustrent d’autres configurations de support 10 fabriqués par impression 3D. L’impression 3D permet avantageusement de fabriquer un support présentant une face 100 supérieure non plane, typiquement une face 100 courbe ( FIG. 5 ). Dans ce cas, l’application du racloir pour le remplissage et/ou pour le raclage peut avantageusement suivre la ou les courbures de la face 100. Un dispositif comprenant un support et des pistes métalliques affleurant une face courbe du support peut ainsi être avantageusement obtenu. La FIG. 6 illustre un support 10 pour un véhicule de test en électronique de puissance. Ce support est réalisé en céramique par impression 3D, comme précédemment, de façon à ménager des reliefs 12 en creux vis-à-vis de la face 10 du support. La FIG. 7 illustre le montage de différents composants sur le support 10, après réalisation des pistes métalliques 20 par le procédé selon l’invention. Les cosses 40, les puces 41 et le condensateur 42 sont montés, par exemple par brasage, sur les pistes métalliques 20 affleurant en surface du support 10. L’isolation électrique est ainsi améliorée. La compacité du véhicule de test est également améliorée. La FIG. 8 illustre le module de puissance 1M réalisé à partir du véhicule de test sur lequel sont assemblés un ou des dissipateurs thermiques 50. Il apparait clairement au vu de ce qui précède que le procédé selon l’invention permet avantageusement de réaliser un dispositif comprenant un support et des pistes métalliques enterrées dans ledit support, présentant une face métallique libre affleurant la face du support. Un tel dispositif est particulièrement avantageux pour limiter les défauts d’isolation électrique ou les décharges partielles dans des modules d’électronique de puissance. Un tel dispositif implique également moins de matières pour la fabrication et moins d’énergie pour le fonctionnement. L’impact énergétique et environnemental d’un tel dispositif est donc avantageusement réduit. D’autres applications sont envisageables, notamment dans le domaine de la métallisation des céramiques. Des systèmes d’horlogerie ou de bijouterie peuvent avantageusement tirer parti d’un tel dispositif. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. Procédé de réalisation d’un dispositif comprenant un support (10) et au moins une piste métallique (20) affleurant une face (100) dudit support (10), ledit procédé comprenant successivement : Réaliser le support (10) par fabrication additive, en ménageant dans le support (10) au moins un relief (12) en creux vis-à-vis de la face (100) du support (10), ledit au moins un relief (12) étant destiné à accueillir l’au moins une piste métallique (20), Remplir complétement l’au moins un relief (12) en creux avec une encre métallique (21), Racler la face (100) du support (10) de façon à égaliser un niveau d’encre métallique (21) dans l’au moins un relief (12) en creux avec la face (100) du support (10) bordant ledit au moins un relief (12) en creux, Recuire l’encre métallique (21) de façon à former l’au moins une piste métallique (20) affleurant la face (100) du support (10). Procédé selon la revendication précédente dans lequel le support (10) est réalisé à base de céramique. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la réalisation du support (10) à base de céramique est complétement effectuée avant remplissage de l’au moins un relief (12), sans étape ultérieure au remplissage. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un polissage de la face (100) du support (10), après recuit de l’encre métallique (21). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le remplissage de l’au moins un relief (12) en creux et le raclage de la face (100) du support (10) sont effectués simultanément en une seule étape. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le remplissage de l’au moins un relief (12) en creux comprend une première étape de pré-remplissage avant le raclage de la face (100) du support (10). Procédé selon la revendication précédente dans lequel le remplissage de l’au moins un relief (12) en creux comprend une deuxième étape de remplissage lors du raclage de la face (100) du support (10), après la première étape de pré-remplissage. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel la première étape de pré-remplissage se fait par dispense localisée avec un jet d’encre. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’encre métallique (21) est à base d’argent. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la face (100) du support (10) présente une surface courbe et le raclage de la face (100) du support (10) est configuré pour suivre cette surface courbe.