Par définition, les MIDs sont des substrats en polymère rigide à géométrie 3D, dotés d’interconnexions métalliques épousant la forme des substrats, sur lesquelles sont disposés des composants montés en surface (CMS) ainsi que des composants traversant et/ou des objets tels que antennes électromagnétiques, capteurs, diodes électroluminescentes (DEL)…

Les domaines d’application des MIDs sont axés sur : l’automobile, le médical, la télécommunication et la technologie de l’information, le contrôle… La Figure suivante montre des exemples industriels de MID dont la fabrication repose sur des procédés (injection bi-matière, structuration laser,…) qui seront passés en revue ci-dessous. La technologie DIM est d’ores et déjà une technologie de masse notamment pour les antennes de téléphones portables : 20 millions d’antennes MIDs ont été produites en 2009 par la société Molex à l’aide du procédé de structuration laser.

La Figure suivante illustre un système 3D-MID réalisé en structurant des pistes électriques conductrices sur lesquelles sont reporté des composants électroniques (plus largement mécatroniques).

Exemples de réalisation d’un système 3D-MID : convergence d’un circuit électronique sur une pièce plastique (Sources association 3D-MID)

Les pistes métalliques (conductrices) 3D permettent une meilleure imbrication des différentes fonctions (mécanique, électronique, optique, interface micro/macro…), ce qui se traduit par une amélioration du fonctionnement de l’objet, une simplification de la fabrication, une fiabilité accrue, un gain de place et de poids, une densité d’intégration supérieure, etc. La Figure suivante montre quelques applications de dispositifs plastroniques intégrés dans des systèmes industriels.

 

Exemples de dispositifs plastroniques intégrés dans des systèmes industriels (a) antenne pour tablette tactile de la société Apple, (b) capteur de distance de la société Harting, (c) capteur de pression DS8 de la société Bosch, (d) comodo de moto (source: l’usine nouvelle).

 

Le caractère 3D de ces dispositifs permet par exemple :

  • D’orienter des capteurs dans l’espace (ex. de capteurs à effet Hall),

  • D’augmenter leur nombre avec une surface équivalent (meilleur gestion du volume),

  • De procéder à des auto-alignements pendant la construction de l’objet (lentille-caméra- éclairage par exemple),

  • De gagner de la place et de réduire le poids des systèmes (gain énergétique) ou au contraire de mieux utiliser la surface disponible des objets (capteurs solaires, antennes,…) et ainsi augmenter les rendements,

  • D’augmenter les performances et la sécurité des systèmes (ex : en augmentant le nombre de capteurs dans un volume constant), etc.

Les principaux avantages de la technologie MID sont :

  • Une réduction des contraintes de conception grâce aux possibilités offertes par les formes 3D des dispositifs,

  • Des possibilités de s’adresser aussi bien sur le packaging des composants, que la structuration des pistes conductrices, que la réalisation des capteurs, actionneurs et autres dispositifs à même le substrat (à relativiser suivant les technologies considérés),

  • Une miniaturisation accrue,

  • Un gain de poids et une meilleure intégration des fonctions.

En termes d’innovation de procédé, les avantages sont essentiellement :

  • La fabrication de circuits en trois dimensions – 3D et donc une très grande liberté dans le design des produits,

  • Une réduction du nombre d’étapes de fabrication et d’assemblage = Réduction du temps de production,

  • Une meilleure fiabilité,

  • La miniaturisation : réduction du nombre de composants (pièces d’un produit) ainsi que le poids et l’encombrement,

  • L’intégration de fonctions multi-domaines, multi-physiques,

  • Une diminution du coût de fabrication,

  • Certaines pré-études (à relativiser en fonction des champs considérés et technologies employées) ont montré une meilleure efficience en terme d’écoconception (diversité et quantité des matériaux diminuées, matériaux recyclables, réduction des composants…),

Certains de ces avantages découlent les uns des autres

Il est clair que certains de ces avantages découlent les uns des autres. L’idée est ici de rendre le lecteur attentif au potentiel de la technologie MID (au sens large). Il est également important de noter que certains de ces avantages ne sont valables que lorsque les MID sont la meilleure solution pour un produit donné.

A titre d’exemple, lorsque nous parlons de « meilleure fiabilité » d’un système MID, cela va de pair avec le fait qu’il est attendu du système :

  • Une meilleur intégration des composants = meilleure répartition des contraintes (mécanique, thermique, rayonnement…),

  • Une réduction des interconnections (fils, connecteurs…), parfaitement connus pour occasionner des disfonctionnements (oxydation, rupture, déconnexion…),

  • L’intégration de nombreuses fonctions mécaniques = réduction des pannes et autres disfonctionnements électromécaniques,

  • La réduction du nombre d’étapes d’intégration et donc des risques induis à chacune de ces étapes,

  • …

L’ensemble de ces aspects forme un tout dont il est difficilement envisageable de quantifier l’apport engendré. Des tests comparatifs de fiabilités (défaillance, pannes,…) pourraient être étudiés entre un système MID et un système conventionnel. Aucun donnée (publique) n’a été trouvé à ce sujet.