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L'Empa s'attaque à l'impression électronique sur tout support

L'Empa travaille à l'impression de composants électroniques sur des substrats flexibles comme le papier ou le polymère et dispose déjà de l'imprimante spécialisée nécessaire (Fig.). Keystone/Beat Geyer sda-ats
Ce contenu a été publié le 30 octobre 2020 - 17:10
(Keystone-ATS)

Des capteurs qui indiquent l'acidité sur les cartons de lait seront bientôt une réalité. Le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) travaille au développement de l'impression électronique sur n'importe quelle surface, un procédé peu couteux.

Dans son bulletin d'informations publié vendredi, l'Empa écrit que l'électronique imprimée est une technologie "en plein boom". Le marché mondial de ce secteur dépasse déjà les 35 milliards de dollars et prédit une croissance "vigoureuse" ces prochaines années.

L'internet des objets en particulier exige des circuits qui peuvent être produits sans trop d'efforts ni de coûts et n'ont plus besoin d'être aussi minuscules et rapides que les produits électroniques conventionnels.

Les chercheurs de l'Empa, Jakob Meier, du laboratoire polymères fonctionnels et Yaroslav Romanyuk, du laboratoire films minces et photovoltaïques, travaillent avec leurs équipes dans l'avancement de cette technologie. Ils collaborent avec les scientifiques de l'institut Paul Scherrer et de l'EPFL à Lausanne sur le projet "FOXIP" (Functional OXIdes printed on polymers and paper), qui a pour objectif d'imprimer des transistors en couches minces sur du papier et des feuilles de PET au moyen de techniques d'impression adaptées à la production industrielle.

Les encres utilisées sont chargées de minuscules particules d'oxyde de métal, appliquées sur le support à l'aide de différentes techniques d'impression. Selon l'EMPA, le centre de compétence en matière de revêtements dispose déjà des équipements spéciaux nécessaires.

Cependant, l'optimisation du support, de la composition de l'encre et de la précision de la technologie d'impression demeurent des problèmes qui doivent être résolus.

Réduire la chaleur

M. Heier et son équipe travaillent à la mise au point d'une encre d'impression de couches de graphène, composées uniquement de particules de graphène et d'un solvant, libre de tout additif qui devrait être éliminé par la suite. "Si ça marche, nous aurons surmonté un obstacle: plus besoin de traitement post-impression à haute température", explique le Dr. Heier.

L'équipe du Dr. Romanyuk travaille également à éviter ou minimiser la chaleur, en utilisant le frittage par flash: la couche imprimée est chauffée par des flash ultra-courts si rapides, que le matériau du substrat n'est pas chauffé en même temps.

Les oxydes au centre des recherches

Dans le domaine des encres, l'Empa a aussi beaucoup progressé. Les oxydes métalliques sont le matériau de prédilection pour l'électronique imprimée, car ils peuvent être conducteurs, semi-conducteurs ou isolants.

Par rapport aux encres à base de matériaux organiques, les matériaux à base d'oxydes ont une mobilité électronique plus élevée et sont plus stables lorsqu'ils rencontrent l'air : "L'oxyde d'indium-étain est particulièrement intéressant, car il est à la fois excellent conducteur et transparent", explique M. Romanyuk.

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