Étude du comportement de dispositifs plastroniques sur supports polymères 3D biosourcés

La Plastronique 3D permet d’associer étroitement des fonctions électroniques à des supports polymères en disposant directement les interconnexions électriques (pistes conductrices) et les 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.).

Le procédé plastronique 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 imprimée sur film souple) ; (2) mise en forme en 3D de l’assemblage par thermoformage ; pour finir (3) par une étape de surmoulage par injection de thermoplastique.

Si des composants plastronique IME commencent à être industrialisés, dans des secteurs comme l’automobile, les transports et l’aéronautique, il persiste un manque de recul sur le vieillissement de tels dispositifs. Le laboratoire Ampère (UCBL, INSA, ECL, CNRS), avec sa plateforme spécialisée en plastronique et son expertise multidisciplinaire est pleinement investi dans le développement et l’étude des dispositifs IME. Cette plateforme regroupe un ensemble de moyens et compétences permettant l’étude, la conception et l’analyse de dispositifs IME lors de son vieillissement accéléré en enceintes de tests.

L’objectif de cette thèse est d’étudier le vieillissement de dispositifs plastroniques IME. Il sera ainsi nécessaire d’identifier les défaillances du dispositif, et les éléments et paramètres critiques les occasionnant. Aujourd’hui, l’IME est essentiellement compatible avec des matériaux supports comme le PolyCarbonate (PC). Des recherches sont en cours au laboratoire pour mettre en œuvre des polymères biosourcés et/ou biodégradables. Le projet vise à améliorer la durée de vie des dispositifs plastroniques 3D IME plus durables utilisant des matériaux biosourcés, pour une économie circulaire plus respectueuse de l’environnement.

Le doctorant aura accès aux moyens de fabrication 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.

Mission :

• Compréhension globale du procédé de fabrication plastronique IME ;
• Développement de véhicules de tests plastroniques 3D IME pour l’étude du procédé de fabrication et du vieillissement de ces dispositifs ;
• Mise en place d’un banc de caractérisation et d’analyse dédié ;
• Etude du comportement des véhicules de tests en fonction des conditions environnementales et de fonctionnement (chocs thermique, humidité, puissances électrique…) en tenant compte des conditions de fabrication ;
• Analyse des résultats pratiques pour déterminer les éléments défaillants du dispositif et des paramètres physiques critiques limitant sa durée de vie ;
• Interprétation et modélisation multiphysique ;
• Mise en place d’actions correctives et règles de bonne conduite pour l’optimisation du procédé de fabrication en tenant compte de la valorisation du produit en fin de vie ;
• Réalisation et tests d’un démonstrateur final.

Ce projet vise à développer et fabriquer, avec des polymères bio-sourcés, des dispositifs plastroniques 3D plus durables pour une économie circulaire plus respectueuse de l’environnement.

Le projet est porté par le laboratoire AMPERE (UMR CNRS 5005, site INSA) à Campus, Lyon Tech, La Doua, Villeurbanne.

Le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères, IMP (UMR CNRS 5223, site d’Oyonnax) sera associé.

Pour plus d'information vous pouvez consulter le lien suivant: https://cdn-assets.inwink.com/2ff0bcd3-19b8-4874-b5d0-961a59b8d6cf/5bca5c05-6b4c-4da3-b47e-84f01ef9c924

Compte-tenu du caractère pluridisciplinaire du sujet, différents profils de candidats pourront être étudiés : spécialiste des matériaux, physicochimiste, plasturgiste, etc.

Un très bon niveau d’expression écrite et orale en français et en anglais est attendu, de même qu’un goût marqué pour l’expérimentation. Des qualités relationnelles sont requises ainsi que de l’autonomie, de la rigueur et de la curiosité scientifique. Une grande capacité de travail est nécessaire. La motivation sera un critère déterminant dans la sélection du candidat.

Le doctorant s’intégrera dans l’équipe interdisciplinaire de chercheurs (physicochimistes, plasturgistes, électroniciens, etc.). Les formations nécessaires seront assurées pour les points spécifiques à la plastronique, l’électronique imprimée et le packaging électronique.