CA2518631A1 - Procede de realisation d'un multicouche composite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de réalisation d'un multicouche composite, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) dépôt de matériau conducteur sur un support de dépôt, b) adhésion, par couchage de la colle en matériau isolant, d'une couche du matériau conducteur sur un support récepteur, c) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau conducteur, d) adhésion, par couchage de la colle en matériau isolant, d'une autre couche du matériau conducteur déposé sur un support de dépôt, e) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau conducteur. Le procédé comprend la répétition des étapes d) et e) autant de fois que nécessaire pour obtenir un empilement ayant le nombre vou lu d~empilements élémentaires.
Description
PROCEDE DE REAZISATION
D'UN MUhTICOUCHE COMPOSITE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
Ze domaine technique de l'invention est celui des procédés d'élaboration à l'échelle micrométrique de matériaux composites multicouches constituës d'empilements de couches conductrices et isolantes.
ETAT DE hA TECHNIQUE ANTERIEURE
Zes composites multicouches sont connus pour présenter des propriétés hyperfrëquences attrayantes. En particulier, on a montré que des empilements multicouches magnétiques/isolants finement stratifiés permettaient de réaliser des composants hyperfréquences performants, comme par exemple des filtres accordables (voir document [1]). Ces composites permettent aussi de réaliser des noyaux inductifs ayant des applications dans le domaine des radiofréquences (voir documents [2] et [3] ) .
Pour ces deux types d'applications, les épaisseurs optimales des couches ferromagnétiques se situent en général dans la gamme comprise entre 0,1 et 3 ~,m. Entre ces couches, il est intéressant d' avoir une épaisseur d'isolant faible, typiquement comprise entre le tiers et 3 fois l'épaisseur de la couche ferromagnétique, afin de profiter au maximum des
D'UN MUhTICOUCHE COMPOSITE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
Ze domaine technique de l'invention est celui des procédés d'élaboration à l'échelle micrométrique de matériaux composites multicouches constituës d'empilements de couches conductrices et isolantes.
ETAT DE hA TECHNIQUE ANTERIEURE
Zes composites multicouches sont connus pour présenter des propriétés hyperfrëquences attrayantes. En particulier, on a montré que des empilements multicouches magnétiques/isolants finement stratifiés permettaient de réaliser des composants hyperfréquences performants, comme par exemple des filtres accordables (voir document [1]). Ces composites permettent aussi de réaliser des noyaux inductifs ayant des applications dans le domaine des radiofréquences (voir documents [2] et [3] ) .
Pour ces deux types d'applications, les épaisseurs optimales des couches ferromagnétiques se situent en général dans la gamme comprise entre 0,1 et 3 ~,m. Entre ces couches, il est intéressant d' avoir une épaisseur d'isolant faible, typiquement comprise entre le tiers et 3 fois l'épaisseur de la couche ferromagnétique, afin de profiter au maximum des
2 propriétés magnétiques du matériau ferromagnétique, tout en conservant un pouvoir d'isolation suffisant, garant d'un bon fonctionnement en hyperfrêquence.
Or, dans les composites destinés aux applications citées, il est difficile d'obtenir les épaisseurs d'isolant souhaitées.
En effet, les couches ferromagnétiques sont en général obtenues par dépôt sous vide. Il est ainsi possible de rêaliser des alternances ferromagnétique/isolant. Cependant, au fur et à mesure qu'on augmente l'épaisseur totale du multicouche, les contraintes internes dans les couches s'ajoutent et peuvent entraîner des ruptures de couches et des décollements, nuisibles aux applications.
C'est pour cela qu'on prêfère avoir recours à des dépôts sous vide d'une seule couche magnétique, sur un substrat de dépôt organique souple et mince. Ce substrat polymère sert ensuite d'isolant dans des phases ultérieures de structuration d'un multicouche, comportant des étapes de bobinage ou d'empilement, et de collage. L'épaisseur du film souple est alors dictée par des considérations de solidité, d'aptitude à être manipulé dans un dérouleur sous vide, d'aptitude à
rêsister à l'élévati~n de température lors du dépôt sans dégradation ni rupture mécanique.
Même en procêdant ainsi, d'inévitables contraintes internes sont présentes dans les couches, et ces contraintes entraînent des déformations du substrat de dépôt et des courbures naturelles qui peuvent gêner la manipulation ultérieure, et ce d'autant plus que le substrat polymère de dépôt est
Or, dans les composites destinés aux applications citées, il est difficile d'obtenir les épaisseurs d'isolant souhaitées.
En effet, les couches ferromagnétiques sont en général obtenues par dépôt sous vide. Il est ainsi possible de rêaliser des alternances ferromagnétique/isolant. Cependant, au fur et à mesure qu'on augmente l'épaisseur totale du multicouche, les contraintes internes dans les couches s'ajoutent et peuvent entraîner des ruptures de couches et des décollements, nuisibles aux applications.
C'est pour cela qu'on prêfère avoir recours à des dépôts sous vide d'une seule couche magnétique, sur un substrat de dépôt organique souple et mince. Ce substrat polymère sert ensuite d'isolant dans des phases ultérieures de structuration d'un multicouche, comportant des étapes de bobinage ou d'empilement, et de collage. L'épaisseur du film souple est alors dictée par des considérations de solidité, d'aptitude à être manipulé dans un dérouleur sous vide, d'aptitude à
rêsister à l'élévati~n de température lors du dépôt sans dégradation ni rupture mécanique.
Même en procêdant ainsi, d'inévitables contraintes internes sont présentes dans les couches, et ces contraintes entraînent des déformations du substrat de dépôt et des courbures naturelles qui peuvent gêner la manipulation ultérieure, et ce d'autant plus que le substrat polymère de dépôt est
3 PCT/FR2004/050489 mince. Toutes ces considérations rendent impossibles ou très pénalisantes l'utilisation de substrats de dépôt d' épaisseur inférieure à 6 ~,m.
Ze but de 'l'invention est de permettre la réalisation de multicouches composites constitués d'un empilement de couches de matëriau ferromagnétique et de matériau isolant finement divisées, l'épaisseur des couches d'isolant étant située dans une gamme souhaitée et les couches du multicouche étant libres de contraintes appliquées par le substrat.
EXPOSÉ DE h'INVENTION
Ce but est atteint par un procédé de réalisation d'un multioouche composite comprenant un empilement de couches de matériau électriquement conducteur alternant avec des couches de matériau électriquement isolant, ledit procédé étant caractérisé
en ce qu'il comprend les étapes suivantes .
a) dëpôt de matériau électriquement conducteur, sous forme de couche, sur une surface pelable d'un support de dëpôt, b) adhésion, par couchage de la colle en matériau ëlectriquement isolant, d'une couche dudit matériau électriquement conducteur déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur un support rëcepteur, c) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur adhérant au support récepteur, cette séparation fournissant un
Ze but de 'l'invention est de permettre la réalisation de multicouches composites constitués d'un empilement de couches de matëriau ferromagnétique et de matériau isolant finement divisées, l'épaisseur des couches d'isolant étant située dans une gamme souhaitée et les couches du multicouche étant libres de contraintes appliquées par le substrat.
EXPOSÉ DE h'INVENTION
Ce but est atteint par un procédé de réalisation d'un multioouche composite comprenant un empilement de couches de matériau électriquement conducteur alternant avec des couches de matériau électriquement isolant, ledit procédé étant caractérisé
en ce qu'il comprend les étapes suivantes .
a) dëpôt de matériau électriquement conducteur, sous forme de couche, sur une surface pelable d'un support de dëpôt, b) adhésion, par couchage de la colle en matériau ëlectriquement isolant, d'une couche dudit matériau électriquement conducteur déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur un support rëcepteur, c) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur adhérant au support récepteur, cette séparation fournissant un
4 empilement élémentaire comprenant une couche de colle et une couche de matériau électriquement conducteur, d) adhésion, par couchage de la colle en matériau électriquement isolant, d'une autre couche dudit matëriau électriquement conducteur dêposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur l'empilement élémentaire obtenu précëdemment, e) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau ëlectriquement conducteur adhérant à
l'empilement élémentaire obtenu précédemment, cette séparation fournissant un empilement élémentaire suivant comprenant une couche de colle et une couche de matëriau électriquement conducteur, le procédé comprenant la répétition des étapes d) et e) autant de fois que nécessaire pour obtenir un empilement ayant le nombre voulu d'empilements élémentaires.
Avantageusement, le support de dépôt est composé d'un film polymère et d'une ou plusieurs couches de transfert, c'est-à-dire d'une ou plusieurs couches permettant le transfert.
~e support récepteur peut étre un film ou un objet sur lequel on vient plaquer l'empilement ëlémentaire.
Selon un mode de réalisation particulier, le support récepteur est mû d'un mouvement de rotation.
Avantageusement, les étapes de séparation s'effectuent en cours de bobinage après un enroulement partiel de l'empilement élêmentaire autour du support.
Avantageusement, le support récepteur est un support cylindrique, par exemple un rouleau.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes de dépôt, d'adhésion et de séparation s'effectuent en continu.
Avantageusement, le dépôt du matériau
l'empilement élémentaire obtenu précédemment, cette séparation fournissant un empilement élémentaire suivant comprenant une couche de colle et une couche de matëriau électriquement conducteur, le procédé comprenant la répétition des étapes d) et e) autant de fois que nécessaire pour obtenir un empilement ayant le nombre voulu d'empilements élémentaires.
Avantageusement, le support de dépôt est composé d'un film polymère et d'une ou plusieurs couches de transfert, c'est-à-dire d'une ou plusieurs couches permettant le transfert.
~e support récepteur peut étre un film ou un objet sur lequel on vient plaquer l'empilement ëlémentaire.
Selon un mode de réalisation particulier, le support récepteur est mû d'un mouvement de rotation.
Avantageusement, les étapes de séparation s'effectuent en cours de bobinage après un enroulement partiel de l'empilement élêmentaire autour du support.
Avantageusement, le support récepteur est un support cylindrique, par exemple un rouleau.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes de dépôt, d'adhésion et de séparation s'effectuent en continu.
Avantageusement, le dépôt du matériau
5 électriquement conducteur est réalisé par pulvérisation assistée magnétron.
Avantageusement, le matériau électriquement conducteur est un matériau ferromagnétique. De prêférence, c'est un matériau ferromagnétique doux amorphe ou nanocristallisé. Ze matériau ferromagnétique peut être par exemple à base de CoFeSiB, de CoNbZr ou de FeNi.
Avantageusement, le matériau électriquement conducteur est choisi parmi un alliage ferromagnétique 1 5 amorphe à base de cobalt, de fer ou de nickel.
Avantageusement, les couches de matériau électriquement conducteur peuvent être composées de matêriaux ayant les mêmes compositions chimiques et/ou les mêmes propriétës êlectromagnétiques.
Avantageusement, les couches de matériau électriquement conducteur peuvent être composées de matériaux ayant des compositions chimiques et/ou des propriétés électromagnétiques différentes.
Avantageusement, la couche de matëriau 2 5 électriquement conducteur a une épaisseur comprise entre 0,1 et 10 fois l'êpaisseur de peau du matériau.
On rappelle que l'épaisseur de peau correspond à la zone dans laquelle une onde ëlectromagnétique peut se propager en pénétrant dans un conducteur. Plus précisément, l'épaisseur de peau est définie comme étant la profondeur à laquelle l'amplitude d'une onde
Avantageusement, le matériau électriquement conducteur est un matériau ferromagnétique. De prêférence, c'est un matériau ferromagnétique doux amorphe ou nanocristallisé. Ze matériau ferromagnétique peut être par exemple à base de CoFeSiB, de CoNbZr ou de FeNi.
Avantageusement, le matériau électriquement conducteur est choisi parmi un alliage ferromagnétique 1 5 amorphe à base de cobalt, de fer ou de nickel.
Avantageusement, les couches de matériau électriquement conducteur peuvent être composées de matêriaux ayant les mêmes compositions chimiques et/ou les mêmes propriétës êlectromagnétiques.
Avantageusement, les couches de matériau électriquement conducteur peuvent être composées de matériaux ayant des compositions chimiques et/ou des propriétés électromagnétiques différentes.
Avantageusement, la couche de matëriau 2 5 électriquement conducteur a une épaisseur comprise entre 0,1 et 10 fois l'êpaisseur de peau du matériau.
On rappelle que l'épaisseur de peau correspond à la zone dans laquelle une onde ëlectromagnétique peut se propager en pénétrant dans un conducteur. Plus précisément, l'épaisseur de peau est définie comme étant la profondeur à laquelle l'amplitude d'une onde
6 électromagnétique incidente est divisée par el. On considère qu'en dessous de cette profondeur, l'onde est atténuée et qu'au dessus, elle se propage.
Avantageusement, la couche de colle est déposée sur la surface pelable d'un support de dépôt, sur le support récepteur ou sur les deux.
Avantageusement, la colle est de préférence activable par la pression ou la température. Notons que l'étape d) de séparation du support de dépôt de la couche de matériau électriquement conducteur peut se faire en continu, après l'étape de mise en contact, si la colle utilisée est à prise rapide. Sï la colle est à
prise lente, il est nécessaire d'observer une étape de réticulation de ladite colle avant de procéder au décollement du film support.
Za ou les colles utilisées sont de préférence de type à forte pégosité, activées à chaud ou à froid, ou de type à prise rapide. L'avantage de ces colles est qu'elles peuvent être couchées en très fines épaisseurs (<1 ~,m) tout en conservant le caractère couvrant et les propriétés requises de collage immédiat par pression. Cette épaisseur de colle peut être ajustëe jusqu'à quelques micromètres pour parfaire la qualité du couchage.
Avantageusement, la colle est choisie parmi le groupe comprenant les colles de type polyester, polyuréthane, époxy, phénoxy ou cyanoacrylate.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre, avant les étapes d'adhésion, une étape de dëpôt d'une couche de matériau électriquement isolant sur la couche de matériau
Avantageusement, la couche de colle est déposée sur la surface pelable d'un support de dépôt, sur le support récepteur ou sur les deux.
Avantageusement, la colle est de préférence activable par la pression ou la température. Notons que l'étape d) de séparation du support de dépôt de la couche de matériau électriquement conducteur peut se faire en continu, après l'étape de mise en contact, si la colle utilisée est à prise rapide. Sï la colle est à
prise lente, il est nécessaire d'observer une étape de réticulation de ladite colle avant de procéder au décollement du film support.
Za ou les colles utilisées sont de préférence de type à forte pégosité, activées à chaud ou à froid, ou de type à prise rapide. L'avantage de ces colles est qu'elles peuvent être couchées en très fines épaisseurs (<1 ~,m) tout en conservant le caractère couvrant et les propriétés requises de collage immédiat par pression. Cette épaisseur de colle peut être ajustëe jusqu'à quelques micromètres pour parfaire la qualité du couchage.
Avantageusement, la colle est choisie parmi le groupe comprenant les colles de type polyester, polyuréthane, époxy, phénoxy ou cyanoacrylate.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre, avant les étapes d'adhésion, une étape de dëpôt d'une couche de matériau électriquement isolant sur la couche de matériau
7 électriquement conducteur, préalablement au couchage de la colle.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre, après l'étape e), une étape de dépôt d'une couche d'un matériau électriquement isolant sur la couche de matériau électriquement conducteur de l'empilement élémentaire.
Selon un autre mode de réalisation particulier, une couche de matériau électriquement isolant est déposée sur 1a surface du support récepteur. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant lorsque le support récepteur est un empilement de couches de matériau électriquement isolant et de couches de matëriau électriquement conducteur.
Selon un autre mode de réalisation particulier, une couche de matériau électriquement isolant est déposée sur la surface pelable du support de dépôt, préalablement au dépôt de la couche de matêriau électriquement conducteur effectué à l'étape a) .
Z'ajout d'une ou de plusieurs couches d'un matériau électriquement isolant permet de parfaire l'uniformité des couches de colle, l'isolation électrique des éléments de matêriau électriquement conducteur et le parallélisme des empilements, ou encore de donner une géométrie interne voulue au matériau composite. Ce matériau électriquement isolant joue le rôle d'espace fixe et d'isolant entre les COLICheS de matériau électriquement conducteur lors de
Selon un autre mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre, après l'étape e), une étape de dépôt d'une couche d'un matériau électriquement isolant sur la couche de matériau électriquement conducteur de l'empilement élémentaire.
Selon un autre mode de réalisation particulier, une couche de matériau électriquement isolant est déposée sur 1a surface du support récepteur. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant lorsque le support récepteur est un empilement de couches de matériau électriquement isolant et de couches de matëriau électriquement conducteur.
Selon un autre mode de réalisation particulier, une couche de matériau électriquement isolant est déposée sur la surface pelable du support de dépôt, préalablement au dépôt de la couche de matêriau électriquement conducteur effectué à l'étape a) .
Z'ajout d'une ou de plusieurs couches d'un matériau électriquement isolant permet de parfaire l'uniformité des couches de colle, l'isolation électrique des éléments de matêriau électriquement conducteur et le parallélisme des empilements, ou encore de donner une géométrie interne voulue au matériau composite. Ce matériau électriquement isolant joue le rôle d'espace fixe et d'isolant entre les COLICheS de matériau électriquement conducteur lors de
8 la structuration du multicouche. Il présente de préférence un caractère couvrant suffisant et une bonne résistance chimique aux solvants des colles.
Avantageusement, ce matériau électriquement isolant est combiné à un agent mouillant qui permet de faciliter le couchage de la colle et d'éviter l'apparition de défaut dans la couche de colle lors de l'évaporation des solvants.
Avantageusement, le matériau ëlectriquement isolant est choisi parmi un vernis inorganique, organique ou mixte, un composé obtenu par un procédé de type sol gel, et un primaire réactif avec la couche de matériau électriquement conducteur.
Avantageusement, la couche de colle a une épaisseur comprise entre 0,3 et 10 gym. Ces êpaisseurs sont adaptées selon le type de colle utilisé de manière à donner au multicouche composite la tenue mécanique la meilleure.
Avantageusement, la couche de matériau ëlectriquement isolant a une épaisseur comprise entre 0, 1 et 20 ~.m.
Avantageusement, l'application de la couche de colle et/ou de matériau électriquement isolant est réalisée par enduction au déroulé de manière lisse ou 2 5 selon un motif. On peut utiliser des rouleaux applicateurs lisses pour le couchage de la colle ou du matériau électriquement isolant en épaisseur continue et des rouleaux comportant des profils ou des motifs pour déposer la colle ou le matériau électriquement isolant sous forme discontinue. La présence de motifs dans la couche de colle ou de matériau électriquement
Avantageusement, ce matériau électriquement isolant est combiné à un agent mouillant qui permet de faciliter le couchage de la colle et d'éviter l'apparition de défaut dans la couche de colle lors de l'évaporation des solvants.
Avantageusement, le matériau ëlectriquement isolant est choisi parmi un vernis inorganique, organique ou mixte, un composé obtenu par un procédé de type sol gel, et un primaire réactif avec la couche de matériau électriquement conducteur.
Avantageusement, la couche de colle a une épaisseur comprise entre 0,3 et 10 gym. Ces êpaisseurs sont adaptées selon le type de colle utilisé de manière à donner au multicouche composite la tenue mécanique la meilleure.
Avantageusement, la couche de matériau ëlectriquement isolant a une épaisseur comprise entre 0, 1 et 20 ~.m.
Avantageusement, l'application de la couche de colle et/ou de matériau électriquement isolant est réalisée par enduction au déroulé de manière lisse ou 2 5 selon un motif. On peut utiliser des rouleaux applicateurs lisses pour le couchage de la colle ou du matériau électriquement isolant en épaisseur continue et des rouleaux comportant des profils ou des motifs pour déposer la colle ou le matériau électriquement isolant sous forme discontinue. La présence de motifs dans la couche de colle ou de matériau électriquement
9 isolant peut permettre les contacts entre les couches de matériau électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation particulier, on utilise des vernis durs, de préférence inorganiques.
Ces vernis durs peuvent être déposés sous la forme de films minces continus ou selon un motif. hes propriétés mécaniques de ces vernis peuvent permettre, par leur dureté, d'imposer une géométrie entre les couches de matériaux électriquement conducteurs.
Selon un autre mode de rêalisation, on utilise des vernis souples, de préférence organiques.
Ces vernis permettent d'imposer l'espace entre les couches de matériau êlectriquement conducteur et de les isoler électriquement tout en préservant la souplesse du film multicouches composite final et sa maniabïlité.
On peut ainsi obtenir des films multicouches plus épais qu'en utilisant un vernis dur tout en conservant la souplesse nécessaire aux éventuelles étapes suivantes de bobinages.
Selon un mode de rêalisation particulier, les couches de matëriau électriquement isolant sont composées de matériaux ayant les mêmes compositions chimiques.
Selon un autre mode de réalisation 2 5 particulïer, les couches de matériau électriquement isolant ou non sont composées de matériaux ayant des compositions chimiques diffêrentes. Par exemple, des couches de matériau électriquement isolant ou non de compositions chimiques différentes peuvent être appliquées suivant des motifs particuliers par de multiples passages.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes d'adhésion sont réalisées par une technique choisie parmi le calandrage, le plaquage ou 1e cobobinage sous tension. Avantageusement, le plaquage 5 est réalisé par passage conjoint sous tension sur des rouleaux de renvoi.
Zes avantages de ce procédé par rapport aux méthodes de l'art antérieur sont nombreux. Ze procédé
Selon un mode de réalisation particulier, on utilise des vernis durs, de préférence inorganiques.
Ces vernis durs peuvent être déposés sous la forme de films minces continus ou selon un motif. hes propriétés mécaniques de ces vernis peuvent permettre, par leur dureté, d'imposer une géométrie entre les couches de matériaux électriquement conducteurs.
Selon un autre mode de rêalisation, on utilise des vernis souples, de préférence organiques.
Ces vernis permettent d'imposer l'espace entre les couches de matériau êlectriquement conducteur et de les isoler électriquement tout en préservant la souplesse du film multicouches composite final et sa maniabïlité.
On peut ainsi obtenir des films multicouches plus épais qu'en utilisant un vernis dur tout en conservant la souplesse nécessaire aux éventuelles étapes suivantes de bobinages.
Selon un mode de rêalisation particulier, les couches de matëriau électriquement isolant sont composées de matériaux ayant les mêmes compositions chimiques.
Selon un autre mode de réalisation 2 5 particulïer, les couches de matériau électriquement isolant ou non sont composées de matériaux ayant des compositions chimiques diffêrentes. Par exemple, des couches de matériau électriquement isolant ou non de compositions chimiques différentes peuvent être appliquées suivant des motifs particuliers par de multiples passages.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes d'adhésion sont réalisées par une technique choisie parmi le calandrage, le plaquage ou 1e cobobinage sous tension. Avantageusement, le plaquage 5 est réalisé par passage conjoint sous tension sur des rouleaux de renvoi.
Zes avantages de ce procédé par rapport aux méthodes de l'art antérieur sont nombreux. Ze procédé
10 selon l'invention permet notamment d'obtenir rapidement un multicouche composite continu et modulable. D'une part, l'aire du multicouche composite obtenue n'est limitée que par la taille des supports de dép~t et non par le procédé en lui-même. D'autre part, on peut obtenir des multicouches composites ayant une architecture tridimensionnelle en ajustant l'épaisseur des couches de matêriau électriquement isolant et leur périodicité. On peut ainsi obtenir un multicouche composite restant souple tout en comportant un grand nombre de couches en utilisant un vernis à faible rigidité.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des taux de charge élevés en métal tout en préservant le caractère diélectrique du multicouche composite. Par exemple, on peut réaliser un empilement composite de grande taille contenant des couches successives d'un micromètre d'isolant (vernis et colle) et de métal. Ze rapport de la matière active (métal) sur le volume total du multicouche s'en trouve fortement augmenté.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des taux de charge élevés en métal tout en préservant le caractère diélectrique du multicouche composite. Par exemple, on peut réaliser un empilement composite de grande taille contenant des couches successives d'un micromètre d'isolant (vernis et colle) et de métal. Ze rapport de la matière active (métal) sur le volume total du multicouche s'en trouve fortement augmenté.
11 Zes couches de matériaux électriquement conducteurs déposées sous vide sur un support souple sont souvent contraintes par ce support de dépôt. Ze procédé selon l'invention propose de remédier à cet ïnconvénient, en distinguant le support de dêpôt et le support employé dans le multicouche (support récepteur), et en dévoilant comment passer de l'un à
l'autre. On peut ainsi relaxer la contrainte que le support de dëpôt impose au matériau électrïquement conducteur, ce qui a une influence sur les propriétés magnétiques des matëriaux magnétostrictifs. On obtient alors des multicouches composites ayant les êpaisseurs d'isolant dans la gamme souhaitée et dont les couches sont libres de contraintes.
L'invention concerne également un inducteur radioélectrique caractérisé en ce qu'il comprend un multicouche composite réalisé selon le procédé de réalisation vu précédemment.
Avantageusement, le multicouche composite de cet inducteur radioëlectrique possède des couches de matériau électriquement conducteur qui ont une épaisseur comprise entre 0, 1 et 3 ~m et des couches de matêriau électriquement isolant et de colle qui ont une ëpaisseur comprise entre 0,5 et 50 gym.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre
l'autre. On peut ainsi relaxer la contrainte que le support de dëpôt impose au matériau électrïquement conducteur, ce qui a une influence sur les propriétés magnétiques des matëriaux magnétostrictifs. On obtient alors des multicouches composites ayant les êpaisseurs d'isolant dans la gamme souhaitée et dont les couches sont libres de contraintes.
L'invention concerne également un inducteur radioélectrique caractérisé en ce qu'il comprend un multicouche composite réalisé selon le procédé de réalisation vu précédemment.
Avantageusement, le multicouche composite de cet inducteur radioëlectrique possède des couches de matériau électriquement conducteur qui ont une épaisseur comprise entre 0, 1 et 3 ~m et des couches de matêriau électriquement isolant et de colle qui ont une ëpaisseur comprise entre 0,5 et 50 gym.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre
12 d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels .
- la figure 1 représente les étapes de réalisation d'un multicouche composite selon l'invention, - la figure 2 illustre un multicouche composite selon l'invention, - la figure 3 est un cas particulier de l'invention où
la couche de matériau électriquement isolant est appliquée selon un motif, - la figure 4 représente un multicouche composite tridimensionnel selon l'invention, - la figure 5 illustre une êtape de réalisation d'un composite cylindrique selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Zes différentes étapes du procédé de réalisation d'un matériau composite multicouche selon l' invention sont décrites dans les étapes A à F de la figure 1.
Dans un premier temps (voir 1'êtape A de la figure 1), une couche de matériau ferromagnétique amorphe 1 est déposée sur un support. Ce support est composé d'un film polymère organique 2 sur lequel a été
préalablement déposée une couche de transfert 3. On peut éventuellement déposer une couche de protection sur la couche de transfert 3 pour protéger ladite couche de transfert contre d'éventuels phénomènes d' altérations dans le cas où les dépôts sont effectués sous vide. Cette couche fera ainsi partie de l'empilement final. Cette couche de protection peut donc en elle-même être en matériau électriquement
- la figure 1 représente les étapes de réalisation d'un multicouche composite selon l'invention, - la figure 2 illustre un multicouche composite selon l'invention, - la figure 3 est un cas particulier de l'invention où
la couche de matériau électriquement isolant est appliquée selon un motif, - la figure 4 représente un multicouche composite tridimensionnel selon l'invention, - la figure 5 illustre une êtape de réalisation d'un composite cylindrique selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Zes différentes étapes du procédé de réalisation d'un matériau composite multicouche selon l' invention sont décrites dans les étapes A à F de la figure 1.
Dans un premier temps (voir 1'êtape A de la figure 1), une couche de matériau ferromagnétique amorphe 1 est déposée sur un support. Ce support est composé d'un film polymère organique 2 sur lequel a été
préalablement déposée une couche de transfert 3. On peut éventuellement déposer une couche de protection sur la couche de transfert 3 pour protéger ladite couche de transfert contre d'éventuels phénomènes d' altérations dans le cas où les dépôts sont effectués sous vide. Cette couche fera ainsi partie de l'empilement final. Cette couche de protection peut donc en elle-même être en matériau électriquement
13 isolant et constituer un isolant dur, prévenant les contacts électriques dans le composite final.
L'ensemble constitué des couches 2 et 3 forme un film pelable. Le dépôt de la couche de matériau ferromagnétique amorphe 1 peut, par exemple, être réalisé par pulvêrisatïon assistée magnétron.
Puis, selon l'étape B de la figure 1, on dépose une couche de matériau électriquement isolant 4 sur la couche de matériau ferromagnétique amorphe 1.
Selon l'étape C de la figure 1, on dépose ensuite une couche de colle 5, nécessaire à la structuration du composite, sur la couche de matériau électriquement isolant 4 et une seconde couche de colle 5 est déposêe sur le support récepteur 6 sur lequel il est envisagé de transférer le dépôt électriquement isolant 4. Le support récepteur 6 peut être un film souple de renfort d'une épaisseur comprise entre 1,5 et 100 [am qui sera par exemple en polyester ou polyimide ou en tout autre polymère ou matériau souple.
Le substrat rëcepteur encollë 6,5 et le film transférable encollé 2,3,4,1,5 sont ensuite mis en vis-à-vis. De façon à favoriser l'adhésion entre les deux parties et pour ne pas emprisonner de bulle d'air, il est possible, comme montré dans l'étape D de la figure 1, de calandrer les deux films entre deux bobines 10 tournant en sens inverse. Dans certains cas, une simple mise en contact suffit pour effectuer l'étape d'assemblage de ces films. L'assemblage doit être précis, d'autant plus si l'on doit respecter la përiodicité de motifs.
L'ensemble constitué des couches 2 et 3 forme un film pelable. Le dépôt de la couche de matériau ferromagnétique amorphe 1 peut, par exemple, être réalisé par pulvêrisatïon assistée magnétron.
Puis, selon l'étape B de la figure 1, on dépose une couche de matériau électriquement isolant 4 sur la couche de matériau ferromagnétique amorphe 1.
Selon l'étape C de la figure 1, on dépose ensuite une couche de colle 5, nécessaire à la structuration du composite, sur la couche de matériau électriquement isolant 4 et une seconde couche de colle 5 est déposêe sur le support récepteur 6 sur lequel il est envisagé de transférer le dépôt électriquement isolant 4. Le support récepteur 6 peut être un film souple de renfort d'une épaisseur comprise entre 1,5 et 100 [am qui sera par exemple en polyester ou polyimide ou en tout autre polymère ou matériau souple.
Le substrat rëcepteur encollë 6,5 et le film transférable encollé 2,3,4,1,5 sont ensuite mis en vis-à-vis. De façon à favoriser l'adhésion entre les deux parties et pour ne pas emprisonner de bulle d'air, il est possible, comme montré dans l'étape D de la figure 1, de calandrer les deux films entre deux bobines 10 tournant en sens inverse. Dans certains cas, une simple mise en contact suffit pour effectuer l'étape d'assemblage de ces films. L'assemblage doit être précis, d'autant plus si l'on doit respecter la përiodicité de motifs.
14 On obtient alors un composite comportant une couche de dêpôt supplémentaire séparée de la prêcêdente par la ou les couches de colle. Le substrat récepteur peut être un film ou un objet sur lequel on vient plaquer le film.
Ensuite, une force de traction 11 est exercée sur le multicouche constitué des couches 2, 3, 4, 1, 5, 6 de part et d' autre de la couche de transfert 3 (voir l'étape E de la figure 1). Ainsi, la couche ferromagnétique 1 est séparée de son substrat de dêpôt 2,3. On obtient alors d'un côté un composite lamellaire 4,1,5,6 contenant la couche ferromagnétique, et de l'autre, le substrat de dêpôt avec la couche de transfert 2,3.
Pour obtenir un composite constitué d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches diêlectriques, il faut rêitérer les étapes vues précêdemment plusieurs fois . une couche deo colle 5 (voïr l'êtape F de la figure 1) est dëposêe sur le multicouche 4,1,5,6 contenant la première couche ferromagnétique transférêe et on reprend alors le processus d'élaboration à 1°étape de couchage, le support 5,6 êtant alors remplacé par le multicouche 4,1,5,6. I1 est possible de dêposer cette couche de colle 5 sur le nouveau film à transférer (comme dans le cas de l'étape B de la figure 1) ou sur les deux faces.
Notons que les couches d'isolant et les couches de ferromagnétïque ne sont pas forcément toujours les mêmes . en effet, il est aisé de rêaliser des composites multicouches de composition mixte, tant au niveau de la couche ferromagnétique déposée que de l'ïsolant.
Une fois que le composite avec le nombre de couches ferromagnétiques voulus est élaboré, il faut 5 éventuellement procéder à l'étape de rêticulation finale de la colle, si celle-ci n' est pas une colle de contact.
Notons que les opérations précédemment décrites, c'est-à-dire les étapes de dépôt de la couche 10 ferromagnëtique, de couchage, d'assemblage et de pelage, peuvent être effectuées en continu. Ze multicouche composite peut être structuré par l'empilement successif, par contre collage au déroulé, de couches encollées et pelées en continu de leurs
Ensuite, une force de traction 11 est exercée sur le multicouche constitué des couches 2, 3, 4, 1, 5, 6 de part et d' autre de la couche de transfert 3 (voir l'étape E de la figure 1). Ainsi, la couche ferromagnétique 1 est séparée de son substrat de dêpôt 2,3. On obtient alors d'un côté un composite lamellaire 4,1,5,6 contenant la couche ferromagnétique, et de l'autre, le substrat de dêpôt avec la couche de transfert 2,3.
Pour obtenir un composite constitué d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches diêlectriques, il faut rêitérer les étapes vues précêdemment plusieurs fois . une couche deo colle 5 (voïr l'êtape F de la figure 1) est dëposêe sur le multicouche 4,1,5,6 contenant la première couche ferromagnétique transférêe et on reprend alors le processus d'élaboration à 1°étape de couchage, le support 5,6 êtant alors remplacé par le multicouche 4,1,5,6. I1 est possible de dêposer cette couche de colle 5 sur le nouveau film à transférer (comme dans le cas de l'étape B de la figure 1) ou sur les deux faces.
Notons que les couches d'isolant et les couches de ferromagnétïque ne sont pas forcément toujours les mêmes . en effet, il est aisé de rêaliser des composites multicouches de composition mixte, tant au niveau de la couche ferromagnétique déposée que de l'ïsolant.
Une fois que le composite avec le nombre de couches ferromagnétiques voulus est élaboré, il faut 5 éventuellement procéder à l'étape de rêticulation finale de la colle, si celle-ci n' est pas une colle de contact.
Notons que les opérations précédemment décrites, c'est-à-dire les étapes de dépôt de la couche 10 ferromagnëtique, de couchage, d'assemblage et de pelage, peuvent être effectuées en continu. Ze multicouche composite peut être structuré par l'empilement successif, par contre collage au déroulé, de couches encollées et pelées en continu de leurs
15 supports de dépôt sur lesquels elles ont été dëposées dans un premier temps.
Au final, on obtient un multicouche 20 sous forme d'un ensemble de plaques 4,1,5 sur un support récepteur 6 comme représenté dans la figure 2. Avec toutes les couches ajoutées, c'est-à-dire les couches de colle, de ferromagnétique et d'isolant, l'empilement multicouche ferromagnétique-isolant présente des épaisseurs de matériau électriquement isolant comprises entre 0,5 et 50 ~m et des épaïsseurs de couches ferromagnétiques comprises entre 0,1 et 3 Nm. Notons que le support récepteur 6, utile lors des phases de dépôt ou de l'élaboration du multicouche composite, peut être conservé ou éliminé à tout moment des opérations de mise en ouvre du produit final, selon son utilisation.
l6 Afin de confrer des proprits magntiques, d'orientation et de maniabilit recherches aux multicouches, ces derniers peuvent tre dcoups ou rainurs mcanquement, chimiquement, ou thermiquement et subir divers traitements thermomagntiques et de protection. A ce stade du processus d'laboration, on peut par exemple procder un recuit thermomagntique du multicouche afin d'optimiser les proprits magntiques du ou des matriaux lectriquement conducteurs. On aurait galement pu effectuer ce recuit sur le support de dpt comportant les couches de matriaux lectriquement conducteur et isolant avant le transfert sur le support rcepteur.
Notons que le produit final obtenu peut galement se prsenter sous forme d'un film multicouche bobn autour d'un mandrin central. Dans ce cas, le film multicouche sera bobin sous tension lors de son laboration, la pression que les couches exercent les unes sur les autres suffisant assurer cohsion du la multicouche composite.
Pour améliorer le caractère couvrant de la couche de colle, matière électriquement isolante, et assurer le parallélisme des couches superposées ou, au contraire, pour donner une géométrie interne au multicouche composite, on peut aussi déposer une couche de vernis sur le multicouche 4,1,5,6 avant l'étape de couchage de la colle. Dans ce cas, il faudra tenir compte de 1a présence de cette couche pour dëterminer l'épaisseur d'isolant entre les couches de matériaux ferromagnétiques. Selon les cas, ces couches de vernis seront déposées, non sur le multicouche, mais sur le film pelable de l'étape suivante ou encore sur les deux faces.
Za structuration de films ferromagnétiques recouverts d'isolant selon un motif périodique permet de créer des composites bi ou tridimensionnels avec des distances de contact périodiques et contrôlées entre les couches ferromagnétiques. On peut ainsi réaliser un composite ayant un taux de percolation contrôlé. Selon la figure 3, le support de dépôt, constitué d'une couche de polymère 2 et d'une couche de transfert 3, reçoit une couche de matériau électriquement conducteur 1. Une couche de vernis 7 y est ensuite déposée selon un motif prédëfini. Puis, la colle 8 est déposée sëlectivement de façon à ce que les zones non recouvertes de vernis ne soient pas recouvertes par la colle. L'assemblage est réalisé en prenant soin de positionner les motifs isolants de sorte qu'on obtienne la périodicité des contacts souhaitée. Les distances entre les points de contact des couches ferromagnétiques peuvent par exemple être fixées à une fraction de la longueur d'onde du champ incident. Dans la figure 4, on voit le composite 30 en trois dimensions obtenu après assemblage d'empilements présentant des motifs en vernis. Des plots 7 de vernis, disposés judicieusement sur les films transfêrables et récepteurs de matériau ferromagnétique 1, l'enduction sélective de la colle 8 sur les zones vernies 7 et l'ajustage de la position des films lors de la 1~
réalisation du multicouche permet d'obtenir un composite percolant avec une périodicité contrôlée des contacts entre les couches ferromagnétiques.
Selon l'invention, les empilements peuvent être bobinés autour d'un support récepteur cylindrique ou non, mû d'un mouvement de rotation, par exemple autour d'un rouleau ou d'un tore. Dans ce cas, le support récepteur 6 des films 2,3,4,1,5 transférés peut être directement un tore 9 mû d'un mouvement de rotation sur lequel le film composite est plaqué et débarrassé du support de dépôt 2,3 après un enroulement partiel comme illustré dans la figure 5. Plus en détail, on réalise un empilement sur un support de dépôt selon le procédé de réalisation d'un multicouche composite selon l'invention, puis on dépose une couche de colle sur la couche de matériau électriquement conducteur de l'empilement 2,3,4,1,5. On met ensuite en contact l'empilement obtenu avec un tore qui joue ici le rôle de support rëcepteur. Ce tore est mû d'un mouvement de rotation. Enfin, on sépare le support de dépôt 2,3 du reste de l'empilement après que ce dernier ait été enroulé partiellement autour du tore.
Zes utilisations du multicouche composite une fois réalisé sont multiples. I1 peut être intégrê
dans des dispositifs hautes frêquences (par exemple, dans une ligne micro-ruban) pour des applications électroniques tels que des commutateurs magnétiques, des filtres... Il peut être ïntégré dans des dispositifs inductifs pour des applications radio ou être appliqué
sur des composants sensibles pour les protéger des impulsions ou des perturbations électromagnétiques.
Quelques exemples de réalisations particulières de multicouches composites sont donnés ci-après.
Dans un premier exemple, le support de dépôt, fourni par MAZAHIDE~, est composé d'un film de polyéthylène-téréphtalate (PET) d'une épaisseur de 50 ~,m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis et une couche d'aluminium protectrice. Puis, on dépose par pulvêrisation magnétron au déroulé une épaisseur de 0,8 ~,m d' alliage Co$$Nb~Zrs (en pourcentage atomique (at%) ) sur la couche d'aluminium. Sur le film ferromagnétique, on dépose ensuite, par enduction au déroulé, une couche de 0,3 ~,m de silice protectrice obtenue à partir d'un gel de silice colloïdale LUDOX HS40 ~. Sur la couche de vernis, on dépose ensuite, toujours par enduction au déroulé, une couche de 1 ~m de colle E505 fournie par Epotecny ~.
On assemble le tout sur un support récepteur et on retire la couche de transfert ainsi que la couche de PET, une fois que la réticulation de la colle est terminée.
Ces étapes sont répétées 25 fois -jusqu'à
obtenir un composite lamellaire d'épaisseur 50 gym, avec un taux de charge volumique en matière magnétique de 40ô.
Ze multicouche composite obtenu, une fois découpé aux dimensions adaptées, peut être inséré dans une ligne micro-ruban pour obtenir un filtre accordable en fréquences.
Dans un deuxième exemple, le support de 5 dépôt, fourni par MALAHIDE~, est composé d'un film de polyéthylène-téréphtalate (PET) d'une épaisseur de 50 ~m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis puis une couche d'aluminium protectrice. On dépose ensuite au déroulé, 10 par pulvérisation magnêtron, une épaisseur de 2 ~m d' alliage Co$$Nb~Zrs (en at ~) sur la couche d' aluminium.
On dêpose ensuite, par enduction au déroulé, une couche de 1 ~.l,m de colle E505 fournie par Epotecny ~, et on bobine l'empilement ainsi formé autour d'un tore en 15 décollant en continu le substrat de dépôt après trois quarts de tour. Le taux de charge volumique en ferromagnétique de ce tore est de 66%. On obtient ainsi un composite cylindrique inducteur radiofréquence.
20 Dans le troisième et dernier exemple, le support de dépôt, fourni par MALAHIDE~, est composé
d'une couche de PET d'épaisseur 50 ~.~.m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis et une couche d'aluminium protectrice.
On dépose ensuite au déroulé par pulvêrisation magnétron, une ëpaisseur de 2 (..~,m d' alliage Co$$Nb~ZrS
(en at ô ) sur la couche d' aluminium. Lors de l' étape de séparation du support de dépôt de la couche de vernis, un film de mylar de 1,5 ~.m d'épaisseur est intercalé
dans l'empilement constitué des couches de vernis, d'aluminium et d'alliage et cobobiné autour d'un tore.
BIBLIOGRAPHIE
[1] E, SALAHUN, G. TANNE, P. QUEFFELEC, M. Le FLOCH, A.L. ADENOT, A. ACHER, Application of Ferromagnetic Composite in Different Planar Tuneable Microwave deTrices, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 30, n°4, pp 272-276, 2001.
(2] R.~LEBOURGEOIS et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 254-255, 608-611, 2003.
[3] R. LEBOURGEOIS et al., IEEE Transactions on Magnetics, vol. 38, n°5, september 2002.
Au final, on obtient un multicouche 20 sous forme d'un ensemble de plaques 4,1,5 sur un support récepteur 6 comme représenté dans la figure 2. Avec toutes les couches ajoutées, c'est-à-dire les couches de colle, de ferromagnétique et d'isolant, l'empilement multicouche ferromagnétique-isolant présente des épaisseurs de matériau électriquement isolant comprises entre 0,5 et 50 ~m et des épaïsseurs de couches ferromagnétiques comprises entre 0,1 et 3 Nm. Notons que le support récepteur 6, utile lors des phases de dépôt ou de l'élaboration du multicouche composite, peut être conservé ou éliminé à tout moment des opérations de mise en ouvre du produit final, selon son utilisation.
l6 Afin de confrer des proprits magntiques, d'orientation et de maniabilit recherches aux multicouches, ces derniers peuvent tre dcoups ou rainurs mcanquement, chimiquement, ou thermiquement et subir divers traitements thermomagntiques et de protection. A ce stade du processus d'laboration, on peut par exemple procder un recuit thermomagntique du multicouche afin d'optimiser les proprits magntiques du ou des matriaux lectriquement conducteurs. On aurait galement pu effectuer ce recuit sur le support de dpt comportant les couches de matriaux lectriquement conducteur et isolant avant le transfert sur le support rcepteur.
Notons que le produit final obtenu peut galement se prsenter sous forme d'un film multicouche bobn autour d'un mandrin central. Dans ce cas, le film multicouche sera bobin sous tension lors de son laboration, la pression que les couches exercent les unes sur les autres suffisant assurer cohsion du la multicouche composite.
Pour améliorer le caractère couvrant de la couche de colle, matière électriquement isolante, et assurer le parallélisme des couches superposées ou, au contraire, pour donner une géométrie interne au multicouche composite, on peut aussi déposer une couche de vernis sur le multicouche 4,1,5,6 avant l'étape de couchage de la colle. Dans ce cas, il faudra tenir compte de 1a présence de cette couche pour dëterminer l'épaisseur d'isolant entre les couches de matériaux ferromagnétiques. Selon les cas, ces couches de vernis seront déposées, non sur le multicouche, mais sur le film pelable de l'étape suivante ou encore sur les deux faces.
Za structuration de films ferromagnétiques recouverts d'isolant selon un motif périodique permet de créer des composites bi ou tridimensionnels avec des distances de contact périodiques et contrôlées entre les couches ferromagnétiques. On peut ainsi réaliser un composite ayant un taux de percolation contrôlé. Selon la figure 3, le support de dépôt, constitué d'une couche de polymère 2 et d'une couche de transfert 3, reçoit une couche de matériau électriquement conducteur 1. Une couche de vernis 7 y est ensuite déposée selon un motif prédëfini. Puis, la colle 8 est déposée sëlectivement de façon à ce que les zones non recouvertes de vernis ne soient pas recouvertes par la colle. L'assemblage est réalisé en prenant soin de positionner les motifs isolants de sorte qu'on obtienne la périodicité des contacts souhaitée. Les distances entre les points de contact des couches ferromagnétiques peuvent par exemple être fixées à une fraction de la longueur d'onde du champ incident. Dans la figure 4, on voit le composite 30 en trois dimensions obtenu après assemblage d'empilements présentant des motifs en vernis. Des plots 7 de vernis, disposés judicieusement sur les films transfêrables et récepteurs de matériau ferromagnétique 1, l'enduction sélective de la colle 8 sur les zones vernies 7 et l'ajustage de la position des films lors de la 1~
réalisation du multicouche permet d'obtenir un composite percolant avec une périodicité contrôlée des contacts entre les couches ferromagnétiques.
Selon l'invention, les empilements peuvent être bobinés autour d'un support récepteur cylindrique ou non, mû d'un mouvement de rotation, par exemple autour d'un rouleau ou d'un tore. Dans ce cas, le support récepteur 6 des films 2,3,4,1,5 transférés peut être directement un tore 9 mû d'un mouvement de rotation sur lequel le film composite est plaqué et débarrassé du support de dépôt 2,3 après un enroulement partiel comme illustré dans la figure 5. Plus en détail, on réalise un empilement sur un support de dépôt selon le procédé de réalisation d'un multicouche composite selon l'invention, puis on dépose une couche de colle sur la couche de matériau électriquement conducteur de l'empilement 2,3,4,1,5. On met ensuite en contact l'empilement obtenu avec un tore qui joue ici le rôle de support rëcepteur. Ce tore est mû d'un mouvement de rotation. Enfin, on sépare le support de dépôt 2,3 du reste de l'empilement après que ce dernier ait été enroulé partiellement autour du tore.
Zes utilisations du multicouche composite une fois réalisé sont multiples. I1 peut être intégrê
dans des dispositifs hautes frêquences (par exemple, dans une ligne micro-ruban) pour des applications électroniques tels que des commutateurs magnétiques, des filtres... Il peut être ïntégré dans des dispositifs inductifs pour des applications radio ou être appliqué
sur des composants sensibles pour les protéger des impulsions ou des perturbations électromagnétiques.
Quelques exemples de réalisations particulières de multicouches composites sont donnés ci-après.
Dans un premier exemple, le support de dépôt, fourni par MAZAHIDE~, est composé d'un film de polyéthylène-téréphtalate (PET) d'une épaisseur de 50 ~,m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis et une couche d'aluminium protectrice. Puis, on dépose par pulvêrisation magnétron au déroulé une épaisseur de 0,8 ~,m d' alliage Co$$Nb~Zrs (en pourcentage atomique (at%) ) sur la couche d'aluminium. Sur le film ferromagnétique, on dépose ensuite, par enduction au déroulé, une couche de 0,3 ~,m de silice protectrice obtenue à partir d'un gel de silice colloïdale LUDOX HS40 ~. Sur la couche de vernis, on dépose ensuite, toujours par enduction au déroulé, une couche de 1 ~m de colle E505 fournie par Epotecny ~.
On assemble le tout sur un support récepteur et on retire la couche de transfert ainsi que la couche de PET, une fois que la réticulation de la colle est terminée.
Ces étapes sont répétées 25 fois -jusqu'à
obtenir un composite lamellaire d'épaisseur 50 gym, avec un taux de charge volumique en matière magnétique de 40ô.
Ze multicouche composite obtenu, une fois découpé aux dimensions adaptées, peut être inséré dans une ligne micro-ruban pour obtenir un filtre accordable en fréquences.
Dans un deuxième exemple, le support de 5 dépôt, fourni par MALAHIDE~, est composé d'un film de polyéthylène-téréphtalate (PET) d'une épaisseur de 50 ~m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis puis une couche d'aluminium protectrice. On dépose ensuite au déroulé, 10 par pulvérisation magnêtron, une épaisseur de 2 ~m d' alliage Co$$Nb~Zrs (en at ~) sur la couche d' aluminium.
On dêpose ensuite, par enduction au déroulé, une couche de 1 ~.l,m de colle E505 fournie par Epotecny ~, et on bobine l'empilement ainsi formé autour d'un tore en 15 décollant en continu le substrat de dépôt après trois quarts de tour. Le taux de charge volumique en ferromagnétique de ce tore est de 66%. On obtient ainsi un composite cylindrique inducteur radiofréquence.
20 Dans le troisième et dernier exemple, le support de dépôt, fourni par MALAHIDE~, est composé
d'une couche de PET d'épaisseur 50 ~.~.m sur lequel sont déposées successivement une couche de transfert, une couche de vernis et une couche d'aluminium protectrice.
On dépose ensuite au déroulé par pulvêrisation magnétron, une ëpaisseur de 2 (..~,m d' alliage Co$$Nb~ZrS
(en at ô ) sur la couche d' aluminium. Lors de l' étape de séparation du support de dépôt de la couche de vernis, un film de mylar de 1,5 ~.m d'épaisseur est intercalé
dans l'empilement constitué des couches de vernis, d'aluminium et d'alliage et cobobiné autour d'un tore.
BIBLIOGRAPHIE
[1] E, SALAHUN, G. TANNE, P. QUEFFELEC, M. Le FLOCH, A.L. ADENOT, A. ACHER, Application of Ferromagnetic Composite in Different Planar Tuneable Microwave deTrices, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 30, n°4, pp 272-276, 2001.
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[3] R. LEBOURGEOIS et al., IEEE Transactions on Magnetics, vol. 38, n°5, september 2002.
Claims (27)
1. Procédé de réalisation d'un multicouche composite (20) comprenant un empilement de couches de matériau électriquement conducteur (1) alternant avec des couches de matériau électriquement isolant (4,5), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) dépôt de matériau électriquement conducteur (1), sous forme de couche, sur une surface pelable d'un support de dépôt, b) adhésion, par couchage de la colle (5) en matériau électriquement isolant, d'une couche dudit matériau électriquement conducteur (1) déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur un support récepteur (6), c) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur (1) adhérant au support récepteur (6), cette séparation fournissant un empilement élémentaire comprenant une couche de colle (5) et une couche de matériau électriquement conducteur (1), d) adhésion, par couchage de la colle en matériau électriquement isolant, d'une autre couche dudit matériau électriquement conducteur déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur l'empilement élémentaire obtenu précédemment, e) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur adhérant à
l'empilement élémentaire obtenu précédemment, cette séparation fournissant un empilement élémentaire suivant comprenant une couche de colle et une couche de matériau électriquement conducteur, le procédé comprenant la répétition des étapes d) et e) autant de fois que nécessaire pour obtenir un empilement (20) ayant le nombre voulu d'empilements élémentaires.
a) dépôt de matériau électriquement conducteur (1), sous forme de couche, sur une surface pelable d'un support de dépôt, b) adhésion, par couchage de la colle (5) en matériau électriquement isolant, d'une couche dudit matériau électriquement conducteur (1) déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur un support récepteur (6), c) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur (1) adhérant au support récepteur (6), cette séparation fournissant un empilement élémentaire comprenant une couche de colle (5) et une couche de matériau électriquement conducteur (1), d) adhésion, par couchage de la colle en matériau électriquement isolant, d'une autre couche dudit matériau électriquement conducteur déposé sur une surface pelable d'un support de dépôt, sur l'empilement élémentaire obtenu précédemment, e) séparation, par pelage, du support de dépôt et de la couche de matériau électriquement conducteur adhérant à
l'empilement élémentaire obtenu précédemment, cette séparation fournissant un empilement élémentaire suivant comprenant une couche de colle et une couche de matériau électriquement conducteur, le procédé comprenant la répétition des étapes d) et e) autant de fois que nécessaire pour obtenir un empilement (20) ayant le nombre voulu d'empilements élémentaires.
2. Procédé de réalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support de dépôt est composé d'un film polymère (2) et d'une ou plusieurs couches de transfert (3).
3. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support récepteur (6) est mû d'un mouvement de rotation.
4. Procédé de réalisation selon 1 a revendication 3, caractérisé en ce que les étapes de séparation s'effectuent après un enroulement partiel de l'empilement élémentaire autour du support (6).
5. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les étapes de dépôt, d'adhésion et de séparation s'effectuent en continu.
en ce que les étapes de dépôt, d'adhésion et de séparation s'effectuent en continu.
6. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt du matériau électriquement conducteur (1) est réalisé par pulvérisation assistée magnétron.
7. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau électriquement conducteur (1) est un matériau ferromagnétique.
8. Procédé de réalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu e le matériau électriquement conducteur (1) est choisi parmi un alliage ferromagnétique amorphe à base de cobalt, de fer ou de nickel.
9. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couche s de matériau électriquement conducteur (1) sont composées de matériaux ayant les mêmes compositions chimiques et/ou les mêmes propriétés électromagnétiques.
10. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couche s de matériau électriquement conducteur (1) sont composées de matériaux ayant des compositions chimiques et/ou des propriétés électromagnétiques différentes.
11. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matériau électriquement conducteur (1) a une épaisseur comprise entre 0,1 et 10 fois l'épaisseur de peau du matériau.
12. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de colle est déposée sur la surface pelable d'un support de dépôt, sur le support récepteur ou sur les deux.
13. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 a colle (5) est activable par la pression ou la température.
14. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle (5) est choisie parmi le groupe comprenant les colles de type polyester, polyuréthane, époxy, phénoxy ou cyanoacrylate.
15. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant les étapes d'adhésion, une étape de dépôt d'une couche de matériau électriquement isolant (4) sur la couche de matériau électriquement conducteur (1), préalablement au couchage de la colle (5).
16. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape e), une étape de dépôt d'une couche d'un matériau électriquement isolant (4) sur la couche de matériau électriquement conducteur (1) de l'empilement élémentaire.
17. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche de matériau électriquement isolant (4) est déposée sur la surface du support récepteur (6).
18. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche de matériau électriquement isolant (4) est déposée sur la surface pelable du support de dépôt, préalablement au dépôt de la couche de matériau électriquement conducteur (1) effectué à l'étape a).
19. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 15, 16, 17 ou 18, caractérisé en ce que le matériau électriquement isolant (4) est choisi parmi un vernis inorganique, organique ou mixte, un composé obtenu par un procédé de type sol gel, et un primaire réactif avec la couche de matériau électriquement conducteur (1).
20. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de colle (5) a une épaisseur compris e entre 0,3 et 10 µm.
21. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 15, 16, 17 ou 18, caractérisé en ce que la couche de matériau électriquement isolant (4) a une épaisseur comprise entre 0,1 et 20 µm.
22. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1, 15, 16, 17 ou 18, caractérisé en ce que l'application de la couche de colle (5) et/ou de matériau électriquement isolant (4) est réalisée par enduction au dé roulé de manière lisse ou selon un motif.
23. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1, 15 ou 16, caractérisé
en ce que les couches de matériau électriquement isolant (4) sont composées de matériaux ayant les mêmes compositions chimiques.
en ce que les couches de matériau électriquement isolant (4) sont composées de matériaux ayant les mêmes compositions chimiques.
24. Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1, 15 ou 16, caractérisé
en ce que les couches de matériau électriquement isolant (4) ou non sont composées de matériaux ayant des compositions chimiques différentes.
en ce que les couches de matériau électriquement isolant (4) ou non sont composées de matériaux ayant des compositions chimiques différentes.
25. Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes d'adhésion sont réalisées par une technique choisie parmi le calandrage, le plaquage ou le cobobinage sous tension.
26. Inducteur radioélectrique caractérisé
en ce qu'il comprend un multicouche composite (20) réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
en ce qu'il comprend un multicouche composite (20) réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
27. Inducteur radioélectrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le multicouche composite (20) possède des couches de matériau électriquement conducteur (1) qui ont une épaisseur comprise entre 0,1 et 3 µm et des couches de matériau électriquement isolant (4) et de colle (5) qui ont une épaisseur comprise entre 0,5 et 50 µm.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| FR0311718 | 2003-10-07 | ||
| FR0311718A FR2860642B1 (fr) | 2003-10-07 | 2003-10-07 | Procede de realisation d'un multicouche composite. |
| PCT/FR2004/050489 WO2005034153A2 (fr) | 2003-10-07 | 2004-10-06 | Procede de realisation d'un multicouche composite |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1671523A2 (fr) |
| JP (1) | JP2007507873A (fr) |
| CA (1) | CA2518631A1 (fr) |
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| DE102014212393A1 (de) * | 2014-06-27 | 2015-12-31 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Herstellen eines Magnetischen Kerns mit mehreren Schichten |
| US11594370B1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-02-28 | The Florida International University Board Of Trustees | Methods of fabricating stacked magnetic cores having small footprints |
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2004
- 2004-10-06 WO PCT/FR2004/050489 patent/WO2005034153A2/fr not_active Application Discontinuation
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| FZDE | Discontinued |