L’électronique imprimée vient d’enregistrer un nouveau progrès avec le brevet américain n° 7 820 097 intitulé « Utilisations électriques du placage catalytique de compositions métalliques de nanomatériaux », délivré par l’Office américain des brevets et des marques déposées (U.S. Patent and Trademark Office) à la société texane NovaCentrix.
Ce brevet couvre en partie l’utilisation de lampes-éclair pour agglomérer par frittage les encres et les matériaux à base de métaux sur des substrats flexibles à faible température, comme le papier et le plastique (PET), et le processus de fabrication en continu et à haute vitesse.
Cette technologie est capitale pour le développement de nouvelles applications de l’électronique flexible et de grande surface, qui permettra d’intégrer des composants électroniques dans des produits courants afin de les rendre interactifs ou « intelligents ». L’électronique imprimée qui ne concurrence par l’électronique traditionnelle au silicium, concerne les capteurs, les substrats souples de haute technologie (textiles), les systèmes d’affichage flexibles, les étiquettes d’identification par radio fréquence (RFID), les batteries, les piles à combustible, le domaine du photovoltaïque, le conditionnement intelligent….
« L’un des aspects les plus remarquables de cette technologie est le fait de pouvoir désormais utiliser des substrats flexibles peu chers et de disposer d’une vitesse de traitement pouvant atteindre 100 mètres par minute », explique Kurt Schroder, directeur scientifique et principal auteur de ce brevet. « Outre la possibilité de traiter l’argent, l’or et le nickel utilisés dans les encres conductrices, la grande vitesse de ce processus permet d’agglomérer par frittage des particules qui ont tendance à s’oxyder rapidement dans l’air ambiant, comme le cuivre, supprimant ainsi la nécessité de disposer d’un four à réduction ou d’une atmosphère inerte. Ce processus à température ambiante facilite la réalisation des pistes conductrices réellement peu onéreuses de l’électronique imprimée. »
« Notre brevet valide et soutient la position de NovaCentrix comme un innovateur majeur dans le domaine des technologies d’électronique imprimées commercialisées, notamment nos outils PulseForge qui appliquent un traitement photonique », explique Charles Munson, président-directeur général de NovaCentrix.
Les machines PulseForge utilisent en effet un procédé photonique pour chauffer des films de faible épaisseur sur des substrats à faible température, en utilisant une nouvelle technologie de lampes-flash et d’alimentation pour fournir des impulsions lumineuses à large spectre, ajustables en permanence, de plusieurs mégawatts pendant quelques microsecondes. Contrairement aux technologies traditionnelles qui font appel à des fours, la nature transitoire de ce procédé breveté chauffe les films fins à haute température sur des substrats à faible température, comme les polymères, sans entraîner de dommages. En ajustant les caractéristiques des impulsions lumineuses à l’aide d’une interface à écran tactile, les profils de température du film et du substrat peuvent être contrôlés de manière précise et optimisés en vue du séchage, du frittage, du recuit et de la modulation des réactions chimiques dans les films minces. Résultat, l’impression d’une application électronique pouvant dépasser 2 mètres de largeur dure moins d’une seconde alors qu’il faut plusieurs minutes, voire plusieurs heures, avec les systèmes traditionnels.
Le marché de l’électronique imprimée semble promis à un avenir brillant. Selon le cabinet de consultants IDTechEx, il pourrait atteindre 300 milliards de dollars par an en 2025, soit pratiquement le double du marché actuel de l’industrie du silicium. Et, selon un nouveau rapport de Nanomarkets, le nombre de machines d’impression destinées à la fabrication de produits électroniques imprimés devrait atteindre un volume de 15 000 unités d’ici 2013.
On devrait également voir s’accroître le nombre de petites imprimantes pour la R&D dans les laboratoires industriels et les établissements d’enseignement, 70 % de ces machines étant des imprimantes jet d’encre. Quant à la surface consacrée aux impressions électroniques, elle devrait atteindre les 130 millions de mètres carrés dès 2013, une surface suffisante pour produire des imprimés électroniques pour une valeur de quelques 40 milliards de dollars.
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