Présentation
RÉSUMÉ
Le développement récent d'encres fonctionnalisées constituées de nanoparticules métalliques, associé à la maîtrise du procédé d'impression par jet de matière, a rendu possible l'émergence de l'électronique imprimée. Les structures imprimées peuvent être traitées par des techniques de recuit sélectif qui permettent de réaliser la coalescence de nanoparticules de 20 nm à une température de procédé compatible avec les substrats plastiques flexibles. Cet article aborde les différents aspects liés à la réalisation de pistes métalliques sur substrat souple, depuis les technologies d'impression directes, jusqu'à l'adéquation entre les caractéristiques microstructurales et les propriétés électriques de telles structures pour la fabrication de dispositifs tels que des antennes, des pistes de routage ou des électrodes.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
The recent progress in functionalized inks based on metal nanoparticles and their subsequent deposition by inkjet-printing technologies promoted the emergence of printed electronics. Such printed structures can be treated by selective sintering techniques which allow the sintering of 20nm-nanoparticles at process temperatures compatible with flexible plastic substrates. This article discusses the various aspects related to the production of metal tracks on flexible substrates, from the deposition using direct printing technologies, to the link between microstructural characteristics and electrical properties of such structures for the fabrication of devices such as antennas, interconnects or electrodes.
Auteur(s)
-
Romain CAUCHOIS : Docteur-ingénieur en microélectronique - Holst Centre / TNO, Pays-Bas
-
Mohamed SAADAOUI : Chargé de recherche en microélectronique - École nationale supérieure des Mines de Saint-Étienne, Institut Mines – Télécom, France
-
Karim INAL : Professeur en mécanique et sciences des matériaux - École nationale supérieure des Mines de Paris, Institut Mines – Télécom, France
INTRODUCTION
Le développement récent d’encres fonctionnalisées constituées de nanoparticules métalliques, associé à la maîtrise du procédé d’impression par jet d'encre, a rendu possible l’émergence de l’électronique imprimée. Les structures imprimées peuvent être traitées par des techniques de recuit sélectif qui permettent de réaliser la coalescence de nanoparticules de 20 nm à une température de procédé compatible avec les substrats plastiques flexibles. Cet article aborde les différents aspects liés à la réalisation de pistes métalliques sur substrat souple, depuis les technologies d’impression directes, jusqu’à l’adéquation entre les caractéristiques microstructurales et les propriétés électriques de telles structures pour la fabrication de dispositifs tels que des antennes, des pistes de routage ou des électrodes.
KEYWORDS
Metal nanoparticle | Inkjet-printing | Coalescence | Selective sintering | Electrical resistivity
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Nanosciences et nanotechnologies > Nanotechnologies pour l'électronique, l'optique et la photonique > Impression et recuit de nanoparticules métalliques pour l’électronique imprimée > Conclusions et perspectives en électronique imprimée
Accueil > Ressources documentaires > Innovation > Nanosciences et nanotechnologies > Nanotechnologies pour l'électronique, l'optique et la photonique > Impression et recuit de nanoparticules métalliques pour l’électronique imprimée > Conclusions et perspectives en électronique imprimée
Cet article fait partie de l’offre
Électronique
(227 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
5. Conclusions et perspectives en électronique imprimée
Si la technique d’impression par jet d’encre présentée dans ce dossier est d’ores et déjà exploitée sur des machines industrielles, de nombreux challenges subsistent néanmoins pour leur utilisation à grande échelle. À ce titre, l’augmentation de la résolution des structures imprimées est bien évidemment jugée comme prioritaires par les acteurs du domaines, mais le principal challenge pour constituer une alternative sérieuse aux procédés actuels de sérigraphie ou de lithographie réside surtout dans la réduction significative des coûts de réalisation des composants imprimés. Cette réduction des coûts passe à la fois par le choix des matières premières, que ce soit au niveau des encres métalliques ou des substrats plastiques, et par une optimisation des procédés utilisés. Ainsi, l’utilisation de substrats plastiques flexibles peu coûteux qui peuvent être mis en œuvre sur des systèmes de rotatives, à l’instar du PVC, du PET ou de l’ABS, est particulièrement privilégiée pour la production à grande échelle. Toutefois, leur faible compatibilité avec des températures supérieures à 100-150 °C réduit la capacité à obtenir des structures métalliques fortement conductrices et confine à exploiter encore davantage les propriétés thermodynamiques induites par la taille nanométrique des nanoparticules. Les évolutions à venir en ce domaine concernent donc principalement l’utilisation de nanoparticules métalliques dont la taille est inférieure à 10 nm, en particulier en cuivre ou en aluminium. Étant encore plus sensibles aux phénomènes d’agglomération, ces encres à base de nanoparticules devront faire l’objet d’un développement important en termes de formulation, en particulier vis-à-vis de l’évaporation accrue des solvants qui accroît le risque de bouchage des têtes d’impression. Ce problème sera d’autant plus critique que des têtes d’impression qui délivre des gouttes de 1 pL seront de plus en plus utilisées pour augmenter la résolution géométrique des motifs imprimés. Par ailleurs, d’autres développements sont également en cours d’étude sur la formulation d’encres composites ou multiphysiques, associant par exemples deux types de métaux, des particules de silicium ou des matériaux ferromagnétiques. L’étape de recuit permettrait alors de produire des...
Cet article fait partie de l’offre
Électronique
(227 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Conclusions et perspectives en électronique imprimée
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PIQUÉ (A.), CHRISEY (D.B.), AUYEUNG (R.C.Y.), FITZ-GÉRALD (J.), WU (H.D.), McGILL (R.A.), LAKEOU (S.), WU (P.K.), NGUYEN (V.), DUIGNAN (M.) - « A novel laser transfer process for direct writing of electronic and sensor materials » - Applied Physics A : Materials Science & Processing, vol. 69, pp. S279-S284 (1999).
-
(2) - GUTFELD (R.J.) von, TYNAN (E.E.), MELCHER (R.L.), BLUM (S.E.) - « Laser enhanced electroplating and maskless pattern generation » - Applied Physics Letters, vol. 35, n° 9, pp. 651-653 (1979).
-
(3) - HON (K.K.B.), LI (L.), HUTCHINGS (I.M.) - « Direct writing technology – Advances and developments » - CIRP Annals – Manufacturing Technology, vol. 57, n° 2, pp. 601-620 (2008).
-
(4) - ADRIAN (F.J.) - « A study of the mechanism of metal deposition by the laser-induced forward transfer process » - Journal of Vacuum Science & Technology B : Microelectronics and Nanometer Structures, vol. 5, n° 5, p. 1490 (Sep. 1987).
-
(5) - BOHANDY (J.), KIM (B.F.), ADRIAN...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
ISO Radio frequency identification for item management – Unique identification for RF tags. - ISO/IEC 15963 - 2009
Cet article fait partie de l’offre
Électronique
(227 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive