L’électronique surmoulée se dote d’une touche humaine

Avec l’électronique imprimable qui s’intègre dans les produits et solutions industrielles et commerciales, le terme « électronique imprimable » devient de plus en plus courant. Tout en tirant parti de l’électronique imprimable, e₂ip technologies a travaillé en partenariat avec le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) pour faire progresser la science des matériaux et la fabrication de l’électronique dans le moule (IME) ainsi qu’avec le Centre de recherches sur les communications Canada (CRC) pour développer sa technologie de surfaces intelligentes 5G. Cet article propose un tour d’horizon de ces deux technologies.

Qu'est-ce que l'électronique surmoulée ?

L’électronique surmoulée (IME) est en train de devenir un mot très à la mode dans l’industrie de l’interface humain-machine (IHM). Comprendre les subtilités de la conception et du processus de production d’un produit fini IME n’est pas chose simple. C’est pourquoi une explication simplifiée serait importante afin d’aider à comprendre les avantages de la technologie. 

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Design industriel

La conception IME commence par la création d’une surface 3D par des experts en design industriel qui ont une vision et une intuition quant à la façon dont un utilisateur interagit avec un appareil. Du toucher à l’éclairage, en passant par la sélection des matériaux et l’intégration dans son environnement, tous ces attributs contribuent à créer l’aspect et la sensation souhaités. Cela rend les surfaces plus intelligentes pour simplifier notre quotidien.

Ingénierie

Une fois la pièce conçue dans une étape de modèle CAO, la conception est recréée dans un format 2D. C’est le point où les ingénieurs interviendront et utiliseront leurs compétences en électronique, l’expertise en électronique imprimable, les méthodes d’application de connecteurs ainsi que les techniques d’éclairage combinées avec des techniques d’impression. Toutes ces étapes permettront de créer une version sophistiquée d’une carte de circuit qui sera imprimée sur un substrat mince de film plastique en utilisant des encres formables conductrices et non conductrices.

Fabrication

Lorsque le circuit et les conceptions graphiques sont terminés, commencent les vraies étapes de fabrication. La première étape du processus est la phase d’impression qui nécessite de comprendre les chimies de l’encre et les empilements de couches d’impression. Dans certains cas, l’empilement d’impression global est réalisé sur un seul film et dans d’autres, deux films sont utilisés.

La deuxième étape du processus comprend le choix et le placement des composants nécessaires pour ajouter des LED, des composants passifs et, dans certains cas, des capacités de microprocesseur. Il convient de noter qu’en fonction des types d’encre utilisés, l’étape de sélection et de placement peut se déplacer à un stade ultérieur du processus.

La troisième étape du processus convertit la feuille imprimée à plat en sa forme 3D prévue pour être l’interface utilisateur. Toutes les encres ainsi que les composants sur le film finissent par être positionnés exactement où c’est prévu dans la forme finale de la pièce. Les méthodes de thermoformage typiques comprennent le formage à haute pression et, dans certains cas, le formage sous vide. Les films sont découpés, parfois avant le moulage et parfois après le moulage, et les fonctionnalités des circuits sont contrôlées et vérifiées. Le moulage est le processus final consistant à placer les films formés dans un moule, où la résine est injectée entre les films pour encapsuler tous les composants. Cela confère également à la pièce sa structure rigide et un moyen de fixation via des bossages à vis ou des clips.

Produit fini

IME représente l’avenir des interfaces utilisateurs dans plusieurs industries, y compris, mais sans s’y limiter, l’aérospatiale, l’automobile, le médical, les produits électroménagers et l’industriel. IME offre aux concepteurs industriels la liberté de créer une interface utilisateur vraiment innovante avec une surface incurvée lisse qui s’intègre parfaitement dans son environnement. Les pièces finies sont minces, légères, durables, économiques et extrêmement fiables. De plus, ils sont faciles à assembler avec un processus de fabrication rationalisé, un coût d’assemblage réduit et une empreinte carbone réduite.

L’offre IME d’e₂ip technologies est appelée « pièces moulées intelligentes » et peut inclure des commutateurs tactiles capacitifs, diverses techniques d’éclairage, des capteurs de proximité, des éléments chauffants imprimés, des antennes et des techniques de blindage.

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Surface intelligente 5G

Cette technologie est unique parmi l’offre de produits d’e₂ip car qu’elle ne dispose pas d’une application d’interface humain-machine (IHM).

Cette technologie est très simple à regarder. Une surface intelligente e₂ip 5G est un motif de lignes fines imprimées sur un substrat fin et flexible. La conception du modèle prédit la fonctionnalité.

Cas d’applications : redirection de signal

Pour commencer, nous devons reconnaître les propriétés de base de la propagation des ondes millimétriques. En raison de la nature courte des longueurs d’onde, ces signaux ne peuvent pas couvrir de grandes surfaces ou traverser des bâtiments, des murs, des arbres ou des structures solides. De ce fait, les réseaux 5G à ondes millimétriques auront toujours des « zones mortes », en particulier dans les configurations urbaines denses. Afin d’étendre la couverture à ces «zones mortes», les fournisseurs déploient des antennes à petites cellules. Ces antennes nécessitent de l’énergie pour fonctionner et des ressources considérables pour leur installation. Les surfaces intelligentes 5G sont passives, ne nécessitent aucune alimentation et constituent une alternative peu coûteuse pour remplacer une partie du nombre total d’antennes à petites cellules requises dans un réseau 5G, en fonction de la conception et des exigences du réseau.

Parce que cette technologie est passive, l’installation est relativement simple. Une surface intelligente e₂ip 5G est appliquée sur une surface et positionnée dans la ligne de visée d’un signal 5G pour rediriger le signal dans une direction prédéfinie. La surface peut être un mur, une fenêtre, un panneau d’affichage, une peinture ou un panneau personnalisé. Les dimensions varient en fonction des exigences de conception et de réseau.

Différents modèles offrent différentes fonctionnalités. Pour la redirection du signal, la surface intelligente 5G (réflecteur) peut agir comme un miroir pour une fréquence sélectionnée et rediriger le signal selon un angle spécifique. Tandis que la surface intelligente 5G (diffuseur) redirige le signal dans plusieurs directions. La technologie du diffuseur est utilisée pour couvrir les zones mortes à l’intérieur des bâtiments ou pour améliorer la couverture du réseau 5G à l’extérieur dans les villes denses.

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Applications de blocage de signal

Les surfaces intelligentes 5G de e₂ip peuvent bloquer certaines fréquences et ignorer toutes les autres. Cette technologie peut être mise à profit pour protéger la transmission de données à une certaine fréquence, au sein d’un espace donné ou agir comme un bouclier, empêchant certaines ondes millimétriques de se propager.

Les surfaces peuvent être personnalisées pour répondre aux besoins spécifiques de chaque client, tant du point de vue mécanique que fonctionnel. Cette technologie a été conçue et est qualifiée pour fonctionner dans des conditions extérieures difficiles.

Par Ron Haag, VP of technology & Julie Ferrigno, ingénieur R&D, E2IP Technologies