Etude du brasage de composants électroniques CMS sur circuit polymère 3D et 2D – Du FR4 à la plastronique 3D

Présentation du laboratoire :
Ampère (UMR 5005) est un laboratoire de recherche pluridisciplinaire sous la tutelle du CNRS, de
l’ECL, de l’INSA et de l’UCBL avec un effectif d’environ 160 collaborateurs. Le stage aura lieu au sein de
la Plateforme Plastronique d’AMPERE à l’INSA de Lyon. L’étudiant sera inséré au sein d’une équipe
interdisciplinaire (électroniciens, physicochimistes, matériaux) dédiée à la Plastronique 3D.

Contexte :

Les dispositifs plastroniques permettent d’associer étroitement des composants électroniques à des pièces plastiques 3D (supports) afin d’améliorer leur fonctionnalité. Les interconnexions électriques et les composants électroniques sont disposés directement sur la surface 3D de façon à :

- imbriquer étroitement les parties électroniques, mécaniques, optiques, thermiques, fluidiques…

- intégrer de nouvelles fonctions ou de mieux intégrer des fonctions existantes,

- réduire le nombre d’étapes d’assemblage, simplifier le dispositif,

- améliorer la fiabilité, etc.

Dans l’industrie, les supports des dispositifs plastroniques sont produits en série par injection et/ou thermoformage de thermoplastique.

Toutefois, les propriétés mécaniques et surtout thermiques des matériaux polymères utilisés sont moindre que ceux des matériaux (ex. : FR4, PI, Roger) utilisés dans l’industrie de l’électronique. L’adhésion mécanique et la conduction électrique sont alors usuellement réalisés par des colles conductrices (propriétés bien moins performantes) et non des joints de brasure. Il convient d’explorer, d’évaluer et d’optimiser des procédés existants et nouveaux matériaux innovants.

Travail à effectuer

L’objectif de ce stage sera d’améliorer nos connaissances théoriques et pratiques sur les opérations de brasage de Composants Montés en Surfaces (CMS). Toutes les techniques et technologies disponibles sur la plateforme packaging et plastronique d’Ampère pourront être mobilisés : four phase vapeur, tunnel à convoyeur, brasage photonique, etc.

L’étude portera sur : (i) les techniques de brasages disponibles ; (ii) les propriétés des alliages et flux (= joint de brasure) pour être en adéquation avec (iii) les caractéristiques des différents substrats usuellement utilisés en électronique conventionnelle et en plastronique.

Seront étudiés les substrats 2D conventionnels en électronique (FR4, Polyimide Kapton, Duroïd PEEK etc.) mais aussi les substrats 3D plastroniques (PC, PEEK, PLA, résine SLA, etc.).

Le stagiaire aura accès à la plateforme packaging et plastronique 3D.

Profil recherché :

Ingénieur (ou équivalent) en électronique ou matériaux (avec un très bon parcours universitaire). Une formation de base en packaging et plastronique sera assurée pendant le stage. Aucune connaissance en électronique n’est nécessaire autre que les bases de l’Electricité. Des qualités d’expérimentateur sont indispensables. Très bonne maitrise du français à l’écrit et à l’oral, ainsi que de l’anglais.