Modélisation multiphysique et caractérisation des déformations de substrats plastroniques 3D en vue d’améliorer la robustesse des dis-positifs et de densifier les fonctio

La Plastronique 3D permet d’associer étroitement des fonctions électroniques à des supports polymères en disposant directement des interconnexions électriques (pistes conductrices) et des composants électroniques sur la surface tridimensionnelle de ces supports. Il est possible ainsi d’assurer une meilleure intégration des différentes fonctions (électronique, mécanique, optique, thermique, etc.) du dispositif (réduction d’encombrement, allégement de masse, élaboration de surfaces intelligentes etc.).

La thèse portera sur l’In-Mold Electronics (IME), qui est un procédé de fabrication de dispositifs plastroniques en émergence dans l’industrie dans des secteurs comme l’automobile, les transports et l’aéronautique. L’IME est basé sur la succession des étapes suivantes : (1) définition des interconnexions électriques (sérigraphie d’encres conductrices et diélectriques) et dépôt de composants électroniques sur un film thermoplastique mince (procédé d’électronique imprimé sur film souple) ; (2) mise en forme en 3D de l’assemblage par thermoformage ; pour finir (3) par une étape de surmoulage de l’électronique par injection de thermoplastique.

L’objectif de la thèse sera d’étudier l’influence des déformations induites par le thermoformage du réseau conducteur sur le polymère. Il convient de mettre en œuvre et d’améliorer un modèle de simulation prédictif multi-physique déjà développé au laboratoire sous Abaqus [i] . Il s’agira notamment d’élaborer et de caractériser des véhicules de test afin d’alimenter et de valider le modèle théorique. Celui-ci permettra d’anticiper et de corriger les déformations 3D du réseau conducteur. Une pré-distorsion numérique du réseau permettra de répondre aux contraintes de conception pour : (i) améliorer la robustesse du routage 3D et du placement des composants (en anticipant les zones de contraintes physiques du substrat), (ii) garantir la géométrie des plages d’accueil des composants à haute densité, (iii) faciliter l’intégration d’antennes radiofréquences.

Les démonstrateurs d’étude seront, dans un premier temps, développés en Polycarbonate (polymère de référence) et étendus, par ajustement des paramètres, à d’autres polymères, notamment des polymères biosourcés [ii] afin de poursuivre la démarche d’éco- conception et de recyclabilité dans laquelle l’équipe est pleinement engagée.

Le doctorant aura accès aux moyens de simulation, fabrication et caractérisation de la plateforme plastronique du laboratoire AMPERE (INSA Lyon, Villeurbanne) ainsi qu’aux moyens de plasturgie du laboratoire IMP (INSA Lyon, Oyonnax). Des moyens de caractérisation (MEB, fluorescence X, mouillage, adhésion, DSC, ATG, FTIR, DRX etc.) ainsi que des moyens de simulations multiphysiques seront mis en œuvre. De nombreux contacts sont prévus avec des industriels partenaires des laboratoires.

Catégorie de financement : Contrat doctoral

Titre du doctorat : Doctorat en EEA – Electronique, l’Electrotechnique, l’Automatique et le traitement du signal
Doctorat Pays : France