FR3062981A1 - Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques - Google Patents

Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques Download PDF

Info

Publication number
FR3062981A1
FR3062981A1 FR1751159A FR1751159A FR3062981A1 FR 3062981 A1 FR3062981 A1 FR 3062981A1 FR 1751159 A FR1751159 A FR 1751159A FR 1751159 A FR1751159 A FR 1751159A FR 3062981 A1 FR3062981 A1 FR 3062981A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
nanowires
shielding film
area
electronic components
electrically insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1751159A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Simonato
Caroline Celle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1751159A priority Critical patent/FR3062981A1/fr
Publication of FR3062981A1 publication Critical patent/FR3062981A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007—Casings
    • H05K9/002—Casings with localised screening
    • H05K9/0022—Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
    • H05K9/0024—Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans or caps or conformal shields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • H05K9/009—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive fibres, e.g. metal fibres, carbon fibres, metallised textile fibres, electro-conductive mesh, woven, non-woven mat, fleece, cross-linked

Abstract

Structure de blindage électromagnétique (100) comprenant successivement : - une couche électriquement isolante (101) en un premier matériau polymère, - un film de blindage (102) électriquement conducteur formé d'un matériau composite comprenant des nanofils métalliques et un deuxième matériau polymère, - éventuellement, une couche de protection (103) en un troisième matériau polymère.

Description

Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : BREVALEX Société à responsabilité limitée.
FR 3 062 981 - A1
STRUCTURE DE BLINDAGE ELECTROMAGNETIQUE POUR CARTES ELECTRONIQUES.
©) Structure de blindage électromagnétique (100) comprenant successivement:
- une couche électriquement isolante (101) en un premier matériau polymère,
- un film de blindage (102) électriquement conducteur formé d'un matériau composite comprenant des nanofils métalliques et un deuxième matériau polymère,
- éventuellement, une couche de protection (103) en un troisième matériau polymère.
Figure FR3062981A1_D0001
STRUCTURE DE BLINDAGE ÉLECTROMAGNÉTIQUE POUR CARTES ÉLECTRONIQUES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
La présente invention concerne une structure de blindage électromagnétique pour cartes électroniques et son procédé de réalisation.
Les cartes électroniques ou circuits imprimés sont formés de différents composants électroniques, tels que des microprocesseurs, des mémoires, ou des bus, par exemple, disposés sur une plaque et reliés électriquement entre eux. Pour protéger les composants électroniques du champ électromagnétique, des radiofréquences et des parasites électriques, un blindage électromagnétique est déposé sur la carte électronique. Le blindage électromagnétique forme une barrière physique, électriquement conductrice, entre la source électromagnétique et les éléments potentiellement sensibles à protéger.
Les dispositifs de blindage sont, classiquement, sous la forme de boîtiers de blindages (aussi appelés « cages » de blindage). Les boîtiers sont réalisés en utilisant des feuilles de métal ou des grilles de métal qui recouvrent les éléments sensibles. Les boîtiers peuvent être fixés sur les cartes électroniques, par exemple avec des clips de fixation ou de vissage, ou encore grâce à une soudure. Ces systèmes de fixation nécessitent généralement une mise en œuvre complexe et longue.
De plus, ce type de boîtiers présente un encombrement assez important et est plutôt adapté pour des cartes électroniques présentant une surface plane et une forme géométrique simple, par exemple carrée ou rectangulaire.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
C'est, par conséquent, un but de la présente invention de proposer une structure de blindage électromagnétique peu encombrante et légère.
C'est un autre but de la présente invention de proposer une structure de blindage pouvant être disposée sur des cartes électroniques de tailles et formes variées.
Ces buts sont atteints par une structure de blindage électromagnétique comprenant :
- une couche électriquement isolante en un premier matériau polymère,
- un film de blindage électriquement conducteur formé d'un matériau composite comprenant des nanofils métalliques et un deuxième matériau polymère.
Par « matériau polymère », on entend un matériau formé d'un polymère ou d'un copolymère.
Par « nanofils métalliques », on entend qu'il y a au moins 90 % de nanofils métalliques. Il peut y avoir jusqu'à 10 % massique d'éléments additionnels. Les éléments additionnels sont électriquement conducteurs. Par exemple, le film de blindage peut comprendre, en plus des nanofils métalliques, des nanotubes de carbone et/ou du graphène.
Les nanofils forment un réseau percolant conducteur électrique semitransparent. Par réseau percolant, on entend que les nanofils forment un chemin continu tout au long du film de blindage de manière à pouvoir conduire électriquement les charges d'un bout à l'autre du film de blindage. Par semi-transparent, on entend que le réseau de nanofils a une transmittance supérieure à 50 % dans le domaine visible, i.e. de 350nm à 750nm, et de préférence supérieure à 70 % dans le domaine visible.
Les nanofils sont des nanofils d'un métal noble, ou d'un alliage de métaux nobles, d'un métal, ou d'un alliage de métaux, ou encore d'un alliage d'un métal et d'un métal noble. Préférentiellement, les nanofils sont des nanofils d'argent, d'or, de cuivre ou de nickel.
Par nanofils d'argent, par exemple, on entend que plus de 80 % des nanofils sont des nanofils d'argent. Par exemple, pour les nanofils dits « d'argent », 90 % des nanofils peuvent être des nanofils d'argent, et 10 % de nanofils peuvent être des nanofils d'un autre métal, comme le cuivre.
Par matériau composite, on entend que le réseau de nanofils est disposé, et dispersé de manière homogène, au sein du matériau polymère. La cohésion du réseau de nanofils est assurée par le matériau polymère. Les trous du réseau de nanofils peuvent être remplis par le matériau polymère.
Avantageusement, la masse surfacique de nanofils est de 50mg/m2 à 5000mg/m2, plus avantageusement de 200mg/m2 à 2000mg/m2, ce qui permet de réduire la quantité de matière première utilisée, notamment dans le cas des métaux précieux. Le coût de fabrication est alors réduit tout en offrant une bonne conduction électrique, et un blindage électromagnétique efficace.
Avantageusement, le diamètre moyen des nanofils est inférieur à 200nm, et de préférence inférieur à 100 nm, et la longueur moyenne des nanofils est de lpm à 500pm.
Avantageusement, le deuxième matériau polymère est le chitosan, une cellulose ou un de ses dérivés, un polysiloxane, un polyépoxyde, un polyacrylique, un polystyrène ou un polyuréthane.
La structure de blindage peut comprendre une couche de protection en un troisième matériau polymère, le film de blindage étant disposé entre la couche électriquement isolante et la couche de protection. Avantageusement, la couche de protection protège les nanofils de l'atmosphère, et plus particulièrement des risques de dégradation chimique, par exemple des réactions d'oxydation ou de sulfuration.
Avantageusement, le troisième matériau polymère est un polysiloxane, un polyépoxyde, un polyacrylique ou un polyuréthane.
Avantageusement, le premier matériau polymère est un polysiloxane, un polyépoxyde, un polyacrylique ou un polyuréthane.
Avantageusement, la couche électriquement isolante et la couche de protection ont une épaisseur allant de lpm à 5000pm, et de préférence, de lpm à lOOOpm.
Avantageusement, la structure de blindage est semi-transparente. Il est donc possible de visualiser les éléments sensibles à travers la structure de blindage. Le matériau polymère ainsi que l'épaisseur de la couche électriquement isolante et de la couche de protection seront choisis de telle sorte que ces couches aient la transparence voulue.
L'invention concerne également un support comprenant une zone de composants électroniques à protéger et une piste de masse, recouvert par la structure de blindage telle que définie ci-dessus, la couche électriquement isolante recouvrant au moins la zone de composants électroniques à protéger, le film de blindage électromagnétique étant disposé sur la zone de composants électroniques et se prolongeant jusqu'à la piste de masse, de manière à réaliser une prise de contact sur la piste de masse, le film de blindage électromagnétique étant électriquement isolé de la zone de composants électroniques à protéger par la couche électriquement isolante.
Avantageusement, le support est une carte électronique.
L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une structure de blindage électromagnétique sur un support comprenant une zone de composants électroniques à protéger et une piste de masse, ledit procédé comprenant au moins les étapes successives suivantes :
a) fourniture d'un support comprenant une zone de composants électroniques et une piste de masse,
b) formation d'une couche électriquement isolante en un premier matériau polymère au moins sur la zone de composants électroniques,
c) formation d'un film de blindage électriquement conducteur sur la zone de composants électroniques et jusqu'à la piste de masse, la formation du film de blindage étant réalisée par dépôt et séchage ou par dépôt, polymérisation et séchage d'une solution contenant :
- des nanofils métalliques,
- un solvant,
- un second matériau polymère ou un précurseur du second matériau polymère associé à un initiateur de polymérisation,
- éventuellement, un additif, tel que des particules de silice ou d'alumine.
Le procédé peut comprendre une étape d) ultérieure dans laquelle une couche de protection en un troisième matériau polymère est formée sur le film de blindage.
Avantageusement, les nanofils métalliques représentent de 0.01 % à 50 % massique de la solution, et de préférence de 0.1 % à 20 % massique de la solution, et encore plus préférentiellement de 0.5 % à 10 % massique. La solution est, avantageusement, homogène, les nanofils sont bien dispersés dans le solvant, ce qui garantit la qualité du réseau percolant formé après évaporation du solvant.
Le film de blindage peut être formé localement sur la zone de composants électroniques à travers un masque ou par dépôt par pulvérisation localisé. Seule, la zone à protéger est recouverte, ce qui limite la consommation de nanofils et les coûts de réalisation.
Avantageusement, la couche électriquement isolante et/ou la couche de protection sont formées par une technique de dépôt sans contact, tel qu'un dépôt par pulvérisation ou par enduction en rideau. La formation de la couche peut être réalisée en dispersant le polymère dans le solvant, en appliquant la solution sur un support et en évaporant le solvant.
De manière très avantageuse, un tel procédé peut être réalisé à température ambiante et à pression ambiante, ce qui facilite sa mise en œuvre et autorise l'utilisation de substrat plastique ou polymère.
Par température ambiante, on entend une température de l'ordre de 20-25°C et par pression ambiante, on entend une pression de l'ordre de lbar.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:
- la figure 1 est une vue, en coupe et de profil, d'un support comprenant une zone de composants protégée par une structure de blindage électromagnétique selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue, en coupe et de profil, d'un support comprenant une zone de composants protégée par une structure de blindage électromagnétique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue de dessus d'un support comprenant une zone de composants non protégée et deux zones de composants protégées chacune par une structure de blindage électromagnétique selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue de dessus d'un support comprenant deux zones de composants protégées par une même structure de blindage électromagnétique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 5 est une vue, en coupe et de profil, d'un support comprenant deux zones de composants protégées par une même structure de blindage électromagnétique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 6 est une vue de dessus d'un réseau de nanofils métalliques, selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et pouvant se combiner entre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 5 qui représentent une structure de blindage électromagnétique 100 sur un support 200 comportant au moins une zone de composants 201, dits « sensibles », à protéger.
Le support 200
Le support 200 comprend des composants à protéger et une piste de masse 202.
Le support 200 a, par exemple, une forme rectangulaire. Il pourrait, cependant, avoir une autre forme, carrée par exemple. Le support 200 peut être plan. Selon une variante, il n'est pas plan, c'est-à-dire que le support 200 présente des courbures, des inégalités de niveau, indépendamment de la présence des composants électroniques.
Le support 200 est, par exemple, une carte électronique. Les composants de la carte électronique peuvent être par exemple des microprocesseurs, des mémoires, des composants d'entrée et de sortie, des condensateurs, des résistances, des convertisseurs, ou des bus. Les composants peuvent être de même taille ou de tailles différentes.
Le support 200 peut comporter une seule zone de composants 201 à protéger (figures 1, 2) ou une pluralité de zones de composants à protéger (figures 3, 4, 5). La zone à protéger peut comporter un seul composant ou une pluralité de composants. La zone de composants 201 à protéger peut représenter une surface de quelques mm2 ou de quelques cm2 selon le nombre de composants présents dans la zone. Il est parfois nécessaire de recouvrir tous les composants électroniques, ce qui peut représenter une surface de quelques dm2.
Le support peut également comporter une ou plusieurs zones de composants qui n'ont pas besoin d'être protégées 203 (figure 3).
Chaque zone 201 à protéger peut être recouverte par sa propre structure de blindage 100 (figure 3) ou par une structure de blindage 100 commune (figures 4 et 5). Chaque structure de blindage 100 est connectée à la piste de masse 202.
La piste de masse 202 est reliée à la masse du support 200. La piste de masse 202 est, par exemple, un anneau métallique, appelé anneau de garde. La piste de masse 202 est, par exemple, en or. Comme représenté sur les figures 1 à 5, la piste de masse 202 suit tout le contour du support. Elle pourrait, selon une variante non représentée, ne suivre qu'une partie du pourtour. Sur les différentes figures, la piste de masse 202 est sur le support 200, selon une variante, elle pourrait être incrustée dans le support 200.
La structure de blindage électromagnétique 100
La structure de blindage électromagnétique 100 est formée successivement par, et de préférence constituée par :
- une couche électriquement isolante 101 en un premier matériau polymère,
- un film de blindage 102 électriquement conducteur formé d'un matériau composite comprenant des nanofils métalliques et un deuxième matériau polymère,
- et, éventuellement, une couche de protection 103 en un troisième matériau polymère.
La structure de blindage électromagnétique 100 pourrait contenir des couches additionnelles. Par exemple, elle pourrait comprendre deux couches de protection au lieu d'une seule.
Selon un premier mode préférentiel, la structure de blindage 100 est constituée par la couche électriquement isolante 101 et le film de blindage 102.
Selon un deuxième mode préférentiel, la structure de blindage 100 est constituée par la couche électriquement isolante 101, le film de blindage 102 et la couche de protection 103.
La structure de blindage électromagnétique 100 a, avantageusement, une transmittance, ou transparence, supérieure à 50 % dans le domaine visible (de 350nm à 750nm), et de préférence supérieure à 70 %. On parle de couche semitransparente. La structure 100 selon l'invention permet la visualisation des composants contrairement aux structures de blindage de l'art antérieur de type boîtiers.
La couche électriquement isolante 101
La couche 101 a pour fonction d'isoler électriquement les composants du support 200 du film de blindage 102 électriquement conducteur. La couche 101 peut recouvrir une seule zone 201 de composants (figures 1, 2 et 3) ou une pluralité de zones 201 de composants (figures 4 et 5). Elle peut recouvrir tout le support, excepté la piste de masse 202.
Le polymère formant la couche de protection 101 est, par exemple, un polysiloxane (aussi appelé silicone), un polyacrylique, un polyuréthane ou un polyépoxyde (aussi appelé époxy).
La couche 101 a, par exemple, une épaisseur allant de lpm à 5000pm et de préférence, une épaisseur allant de lpm à lOOOpm pour recouvrir tout type de composants, de toutes formes géométriques, même ceux présentant des reliefs, et ceux de taille importante.
La couche 101 de polymère a, avantageusement, une transparence ou transmittance supérieure à 70 % dans le domaine visible. Il est possible de visualiser les composants à travers la couche 101, ce qui facilite le dépôt localisé du film de blindage électromagnétique 102 sur la ou les zones 201 de composants à protéger.
Le film de blindage électromagnétique 102
Le film de blindage électromagnétique 102 protège les composants électroniques du support des parasites électromagnétiques. Le film de blindage 102 recouvre sur la zone 201 de composants électroniques à protéger et se prolonge jusqu'à la piste de masse 202, de manière à réaliser une prise de contact sur la piste de masse 202.
Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 1, le support 200 n'est pas en contact avec le film de blindage 102, la couche électriquement isolante 101 est interposée entre le support 200 et le film de blindage 102.
Selon une variante représentée à la figure 2, une partie du support 200 peut être en contact avec le film de blindage 102. Cette variante est, avantageusement, réalisée, si la partie du support 200 en contact avec le film de blindage 102 est électriquement isolante et/ou si elle ne comporte pas de composants ou de pistes électriques.
Le film de blindage 102 peut prendre contact sur une partie de la piste de masse 202 (figures 1, 2, 3 et 4) ou sur tout le pourtour du support 200 (figure 5).
La masse surfacique de nanofils est de 50 à 5000mg/m2, de préférence de 200 à 2000mg/m2 pour permettre un blindage efficace tout en étant semi-transparent.
Les nanofils peuvent être des nanofils d'argent, d'or, de nickel ou de cuivre.
Le diamètre moyen des nanofils est, avantageusement, inférieur à 200nm, et, encore plus avantageusement, inférieur à lOOnm. Le diamètre des nanofils est, de préférence, de 15nm à 200nm, encore plus préférentiellement de 20nm à 80nm et de manière encore plus préférentielle de 40nm à 80nm. La longueur moyenne des nanofils est, avantageusement, comprise entre lpm et 500pm, de préférence la longueur va de 2pm à 25pm, et encore plus préférentiellement la longueur est de l'ordre de lOpm.
Une représentation schématique d'une couche de nanofils est donnée sur la figure 6. Les nanofils forment un réseau percolant en trois dimensions, c'est-à-dire que les nanofils sont agencés de telle sorte qu'ils permettent le transport d'électrons. Le réseau tridimensionnel forme des trous.
Le film de blindage peut comprendre plusieurs épaisseurs de nanofils, avantageusement jusqu'à trois épaisseurs. Le film de blindage 102 a, par exemple, une épaisseur de 200nm à lOOOpm, de préférence de 500nm à lOOpm.
Le film de blindage 102 peut comprendre, en outre, des nanotubes de carbone et/ou du graphène pour améliorer la conductivité électrique du film de blindage 102.
Le polymère peut être électriquement isolant. Selon une variante, le polymère peut participer aux transports des charges vers la piste de masse. Le matériau polymère est, avantageusement, choisi parmi le chitosan, une cellulose ou un de ses dérivés (comme la carboxyméthylcellulose), un polysiloxane, un polyépoxyde, un polyacrylique, un polystyrène ou un polyuréthane.
La couche de protection 103
La couche de protection 103 ajoute un maintien mécanique additionnel aux nanofils du film de blindage électromagnétique 102. Avantageusement, elle joue également le rôle de barrière de diffusion en protégeant les nanofils de l'atmosphère, notamment du dioxygène, et du soufre, ce qui évite leur oxydation ou sulfuration. Les risques de dégradation chimique sont ainsi limités et les performances de blindage électromagnétique améliorées. Elle est, avantageusement, électriquement isolante. Néanmoins, sa présence est facultative. La structure de blindage électromagnétique 100 représentée sur les figures 3 et 4 ne comporte pas de couche de protection 103.
La couche de protection est représentée sur les figures 1, 2 et 5. Elle recouvre le film électromagnétique 102. Elle peut le recouvrir intégralement. Avantageusement, on laissera une accessibilité à la piste de masse 202.
La couche de protection 103 est, par exemple, en polysiloxane, en polyépoxyde, en polyacrylique ou en polyuréthane.
La couche de protection 103 a une épaisseur allant de lpm à 5000pm et, de préférence, de lpm à lOOOprn, et encore plus préférentiellement de lpm à 500pm.
La couche de protection 103 est semi-transparente.
Un procédé de réalisation d'une structure de blindage va maintenant être décrit. La structure de blindage électromagnétique 100 est réalisée sur un support comprenant une zone de composants électroniques à protéger 201 et une piste de masse 202.
Lors d'une première étape, la couche électriquement isolante 101 est formée au moins sur la zone de composants électroniques 201.
Lors d'une deuxième étape, le film de blindage 102 électriquement conducteur est formé, par-dessus la couche électriquement isolante 101, sur la zone de composants électroniques 201 et jusqu'à la piste de masse 202. Le film de blindage 102 est formé en déposant et en séchant une solution contenant :
- des nanofils métalliques,
- un solvant,
- un matériau polymère
- éventuellement, un additif, tel que des particules de silice ou d'alumine.
Selon une variante, le matériau polymère, en solution, est remplacé par un précurseur du matériau polymère associé à un initiateur de polymérisation. Par précurseur du matériau polymère, on entend des monomères et/ou des oligomères et/ou des pré-polymères menant à la formation du polymère. L'initiateur de polymérisation est, par exemple, un photoinitiateur ou un amorceur radicalaire. Le film de blindage est formé en déposant, polymérisant et séchant la solution.
Le solvant est choisi parmi l'eau, un solvant organique et un de leur mélange. Préférentiellement, le solvant est choisi parmi l'eau, un alcool et un mélange eau/alcool. L'alcool a, par exemple, de 1 à 4 atomes de carbone. Selon une variante, un solvant organique tel que l'acétone, la méthyléthylcétone, le diméthylsufoxyde, le nméthylpyrrolidone, le cyclohexane, ou le pentane, est utilisé.
L'additif permet, avantageusement, de disperser les charges en solution. L'additif est, par exemple, des particules de silice ou d'alumine. La proportion d'additif, dans la solution, ne dépassera pas 8 % massique.
Préférentiellement, les nanofils métalliques représentent de 0.01 % à 50 % massique de la solution, plus préférentiellement, ils représentent de 0.1 % à 20 % massique et, encore plus préférentiellement, de 0.5 % à 10 % massique de la solution.
Le film de blindage électromagnétique 102 peut être formé localement sur la zone de composants électroniques 201, par exemple, à travers un masque dont les orifices laissent accessibles les zones 201 d'intérêt ou par dépôt par pulvérisation localisé.
Le film de blindage électromagnétique 102 peut être élaboré en réalisant un ou plusieurs dépôts. Il peut être formé d'une monocouche ou de multicouches empilées.
Le procédé peut comprendre une troisième étape dans laquelle une couche de protection 103 est formée sur le film de blindage 102.
La couche électriquement isolante 101 et/ou la couche de protection 103 sont, avantageusement, formées par voie liquide. Par exemple, la couche électriquement isolante 101 et la couche de protection 103 sont formées par dépôt d'une solution contenant un polymère, avantageusement, dispersé dans un solvant. Ces couches sont, de préférence, déposées par une technique de dépôt sans contact. Le dépôt sans contact évite de toucher les composants du support 200, qui peuvent présenter des hauteurs très variées, en particulier au moment de la réalisation de la couche électriquement isolante 101. Il peut s'agir, par exemple, d'un dépôt par pulvérisation (« spray coating ») ou encore de toute technique d'enduction, telle que l'enduction en rideau (« curtain coating » ou « flow-coating ») ou l'enducation centrifuge (« spin-coating »).
Le procédé est, avantageusement, réalisé à température et à pression ambiante. Le procédé est, avantageusement, réalisé sous air, il n'y a pas besoin de travailler sous atmosphère contrôlée.
Il est néanmoins possible de chauffer le substrat lors des dépôts, par exemple jusqu'à une température de 100°C, et, de préférence, jusqu'à une température de 70°C.
EXEMPLE ILLUSTRATIF ET NON LIMITATIF D'UN MODE DE RÉALISATION
Le support 200 est une carte électronique, comprenant une zone d'intérêt à protéger 201 et un anneau de garde 202. La carte électronique est préalablement nettoyée.
Un matériau polyacrylique est déposé sur la carte électronique par dépôt à la tournette (« spin coating ») pour former la couche isolante 101. Il s'agit d'un vernis électriquement isolant et transparent commercialisé par la société 3M sous la référence Scotch® 1601. Une étape de séchage est réalisée à 90°C pendant 60s afin d'évaporer les traces de solvant résiduelles.
Les zones ne contenant pas de composants électroniques à protéger sont recouvertes d'un masque. Le masque est formé d'adhésifs plastifiés et de cordons en silicone.
Une solution de méthanol contenant des nanofils d'argent (400 mg/L), est élaborée selon le protocole expérimental de la publication intitulée : « Improvements in purification of silver nanowires by décantation ond fobricotion of flexible transparent électrodes. Application to copocitive touch sensors, Céline Mayousse et al., Nanotechnology 2013, 24, 215501). Le méthanol est évaporé jusqu'à obtention d'une pâte.
Parallèlement, des nanofils de cuivre sont élaborés selon le protocole expérimental décrit dans la publication intitulée « Synthesis ond purification of long copper nanowires. Application to high performance flexible transparent électrodes with and without PEDOT: PSS, Céline Mayousse et al., Nano Research 2014, 7(3), 315-324. Les nanofils de cuivre sont ajoutés, à la pâte d'argent, à hauteur de 10 % massique par rapport à l'argent.
Parallèlement du chitosan, présentant un taux de déacétylation supérieur à 95 %, est dispersé dans de l'eau à hauteur de 2 % massique. Une quantité équimolaire d'acide acétique (par rapport au nombre d'unités ose) est ajoutée sous forte agitation.
La pâte de nanofils métalliques est mélangée à la solution de chitosan, la proportion massique de nanofils après élimination des espèces volatiles étant de 4 % massique. Cette solution est déposée par enduction en rideau (« flow coating ») sur la carte électronique. Après dépôt et séchage pendant 60 minutes à 70°C, les protections sont enlevées. Le dépôt du composite à base de nanofils métalliques est localisé sur la zone de composants à protéger et est déporté jusqu'à l'anneau de garde, permettant la mise à la masse de la couche de blindage.
Une résine polysiloxane, commercialisée par la société Isochem, sous la référence Varnish 300-1, est diluée dans du n-butanol, et déposée par pulvérisation sur les nanofils. Elle est ensuite chauffée à 70 °C durant 2 heures, pour former la couche de protection 103. L'épaisseur de la couche de protection 103 est d'environ 3 pm.
L'ensemble des trois couches 101, 102,103 présente une transmittance globale de 63 % dans le spectre visible, ce qui permet de visualiser aisément l'ensemble des éléments présents sur la carte électronique.
Une structure de blindage électromagnétique 100 a été formée sur un substrat en verre afin d'estimer l'atténuation des ondes électromagnétiques. Les mesures ont été réalisées dans une chambre anéchoïque. L'échantillon est positionné à environ 10cm d'un émetteur et à environ 80cm d'un récepteur. Il a été mesuré une atténuation du signal (S21) de plus de 15dB sur l'ensemble de la gamme 100 MHz- 20 GHz.

Claims (18)

  1. REVENDICATIONS
    1. Structure de blindage électromagnétique (100) comprenant :
    - une couche électriquement isolante en un premier matériau polymère (101),
    - un film de blindage (102) électriquement conducteur formé d'un matériau composite comprenant des nanofils métalliques et un deuxième matériau polymère.
  2. 2. Structure (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure de blindage (102) comprend une couche de protection en un troisième matériau polymère (103), le film de blindage (102) étant disposé entre la couche électriquement isolante (101) et la couche de protection (103).
  3. 3. Structure (100) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le deuxième matériau polymère du film de blindage (102) est le chitosan, une cellulose ou un de ses dérivés, un polysiloxane, un polyépoxyde, un polyacrylique, un polystyrène ou un polyuréthane.
  4. 4. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la masse surfacique de nanofils est de 50mg/m2 à 5000mg/m2, et de préférence de 200mg/m2 à 2000mg/m2.
  5. 5. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les nanofils sont des nanofils d'argent, d'or, de nickel ou de cuivre.
  6. 6. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre moyen des nanofils est inférieur à 200nm, et de préférence inférieur à lOOnm, la longueur moyenne des nanofils étant comprise entre lpm et 500pm.
  7. 7. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le film de blindage (102) comprend, en outre, des nanotubes de carbone et/ou du graphène.
  8. 8. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure (100) a une transmittance supérieure à 50 % dans le domaine visible, et de préférence supérieure à 70 %.
  9. 9. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que la couche électriquement isolante et/ou la couche de protection (103) est en polysiloxane, en polyépoxyde, en polyacrylique ou en polyuréthane.
  10. 10. Structure (100) selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la couche électriquement isolante et/ou la couche de protection (103) a une épaisseur allant de lpm à 5000pm, et, de préférence, allant de lpm à lOOOpm.
  11. 11. Support (200) comprenant une zone de composants électroniques à protéger (201) et une piste de masse (202), recouvert par une structure (100) telle que définie dans l'une quelconque des revendications précédentes, la couche électriquement isolante (101) recouvrant au moins la zone de composants électroniques (201) à protéger, le film de blindage électromagnétique (102) étant disposé sur la zone de composants électroniques (201) et se prolongeant jusqu'à la piste de masse (202), de manière à réaliser une prise de contact sur la piste de masse (202), le film de blindage électromagnétique (102) étant électriquement isolé de la zone de composants électroniques à protéger (201) par la couche électriquement isolante (101).
  12. 12. Support selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support est une carte électronique.
  13. 13. Procédé de réalisation d'une structure de blindage électromagnétique (100), selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, sur un support (200) comprenant une zone de composants électroniques à protéger (201) et une piste de masse (202), ledit procédé comprenant au moins les étapes successives suivantes :
    a) fourniture d'un support (200) comprenant une zone de composants électroniques (201) et une piste de masse (202),
    b) formation d'une couche électriquement isolante (101) en un premier matériau polymère au moins sur la zone de composants électroniques (201),
    c) formation d'un film de blindage (102) électriquement conducteur sur la zone de composants électroniques (201) et jusqu'à la piste de masse (202), la formation du film (102) étant réalisée par dépôt et séchage ou par dépôt, polymérisation et séchage d'une solution contenant :
    - des nanofils métalliques,
    - un solvant,
    - un second matériau polymère ou un précurseur du second matériau polymère associé à un initiateur de polymérisation,
    - éventuellement, un additif, tel que des particules de silice ou d'alumine.
  14. 14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d) ultérieure dans laquelle une couche de protection (103) en un troisième matériau polymère est formée sur le film de blindage (102).
  15. 15. Procédé selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante (101) et/ou la couche de protection (103) sont formées par une technique de dépôt sans contact, tel qu'un dépôt par pulvérisation ou par enduction en rideau.
  16. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le film de blindage (102) est formé localement sur la zone de composants électroniques (201) à travers un masque ou par dépôt par pulvérisation localisé.
  17. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que les nanofils métalliques représentent de 0.01 % à 50 % massique de la solution, et de préférence de 0.1 % à 20 % massique de la solution, et encore plus préférentiellement de 0.5 % à 10 % massique.
  18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que le procédé est réalisé à température ambiante et à pression ambiante.
    S.62154
    1/1
FR1751159A 2017-02-13 2017-02-13 Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques Pending FR3062981A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1751159A FR3062981A1 (fr) 2017-02-13 2017-02-13 Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1751159A FR3062981A1 (fr) 2017-02-13 2017-02-13 Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3062981A1 true FR3062981A1 (fr) 2018-08-17

Family

ID=59153005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1751159A Pending FR3062981A1 (fr) 2017-02-13 2017-02-13 Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3062981A1 (fr)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273562A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Murata Mfg Co Ltd 電磁波シールドシートおよび電子機器
EP2500171A2 (fr) * 2009-05-14 2012-09-19 DuPont Teijin Films U.S. Limited Partnership Film composite conducteur transparent
US20140268625A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 David William Sherrer Formulation for Packaging an Electronic Device and Assemblies Made Therefrom
WO2015046063A1 (fr) * 2013-09-25 2015-04-02 タツタ電線株式会社 Boîtier de protection, carte de circuits imprimés, dispositif électronique et procédé de fabrication de boîtier de protection
WO2015083491A1 (fr) * 2013-12-03 2015-06-11 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 Élément électronique et matériau en feuille
US20160066481A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Electromagnetic Shielding Structures
US9545043B1 (en) * 2010-09-28 2017-01-10 Rockwell Collins, Inc. Shielding encapsulation for electrical circuitry

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273562A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Murata Mfg Co Ltd 電磁波シールドシートおよび電子機器
EP2500171A2 (fr) * 2009-05-14 2012-09-19 DuPont Teijin Films U.S. Limited Partnership Film composite conducteur transparent
US9545043B1 (en) * 2010-09-28 2017-01-10 Rockwell Collins, Inc. Shielding encapsulation for electrical circuitry
US20140268625A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 David William Sherrer Formulation for Packaging an Electronic Device and Assemblies Made Therefrom
WO2015046063A1 (fr) * 2013-09-25 2015-04-02 タツタ電線株式会社 Boîtier de protection, carte de circuits imprimés, dispositif électronique et procédé de fabrication de boîtier de protection
WO2015083491A1 (fr) * 2013-12-03 2015-06-11 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 Élément électronique et matériau en feuille
US20160066481A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Electromagnetic Shielding Structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. High-performance hierarchical graphene/metal-mesh film for optically transparent electromagnetic interference shielding
EP3361851B1 (fr) Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques
Schmidl et al. Formation and characterization of silver nanoparticles embedded in optical transparent materials for plasmonic sensor surfaces
EP2339658A2 (fr) Procédé de fabrication d'une électrode a nanostructures métallique et diélectrique pour le filtrage coloré dans une OLED et procédé de fabrication d'une OLED
JP2016530622A (ja) 電子的構成要素とパターン化ナノワイヤ透明伝導体との接合
US11246247B2 (en) Electromagnetic interference shielding film having a laminated structure including a stack of metal nanoplates and a nano electrode including the same
Choi et al. Hybrid surface acoustic wave-electrohydrodynamic atomization (SAW-EHDA) for the development of functional thin films
Zhang et al. Electrical, Mechanical, and Electromagnetic Shielding Properties of Silver Nanowire‐Based Transparent Conductive Films
US10362685B2 (en) Protective coating for printed conductive pattern on patterned nanowire transparent conductors
Dore et al. Hydroxypropyl cellulose adhesives for transfer printing of carbon nanotubes and metallic nanostructures
FR3062981A1 (fr) Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques
KR20170097680A (ko) 금속 나노와이어를 포함하는 투명 전도체, 및 그 형성 방법
Oddone et al. Nanosphere lithography with variable deposition angle for the production of one‐directional transparent conductors
Park et al. Direct Fabrication of Flexible Ni Microgrid Transparent Conducting Electrodes via Electroplated Metal Transfer
EP0834600B1 (fr) Revêtement de surface de matériaux isolants, son procédé d'obtention et son application pour la réalisation de blindages pour boítiers isolants
KR101079664B1 (ko) 탄소나노튜브 박막 후처리 공정
Dong et al. Bioinspired High‐Adhesion Metallic Networks as Flexible Transparent Conductors
FR3057873A1 (fr) Materiau composite electriquement et thermiquement conducteur
Capelli et al. Understanding adhesion of gold conductive films on sodium-alginate by photoelectron spectroscopy
RU2552402C2 (ru) Электронные устройства
FR2518796A1 (fr) Materiau conducteur de l'electricite, notamment pour elements metalliques anti-radar
US20170261858A1 (en) All Solution-Process and Product for Transparent Conducting Film
FR2688345A1 (fr) Structure absorbant les ondes electromagnetiques.
Huang et al. Hybrid silver nanoparticle and transparent conductive oxide structure for silicon solar cell applications
US20150060119A1 (en) Conductive structure and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20180817