L'électronique imprimée, une technologie du passé et du futur

L'électronique imprimée (PE) est un nouveau secteur d'interconnexion en rapide croissance. Elle trouve ses origines dans les claviers flexibles imprimés pour appareils ménagers et pour les technologies en expansion dans les magazines sophistiqués et la littérature. L'ironie de la PE est que cette technologie a probablement été la première utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale et tous les circuits imprimés lui doivent leur origine.

APPLICATIONS

Le plus excitant à propos de la PE, c'est toutes les nouvelles applications et marchés qu'elle va ouvrir. La Figure 1 montre juste dix des marchés actuellement poursuivis par les développeurs de PE. Pour une majorité de ces marchés, les applications sont de courte durée et les substrats de PE peuvent être jetables. Certaines applications ont été établies comme les claviers flexibles, les capteurs de glucose imprimés et les étiquettes RFID imprimées. D'autres, comme les masques de crème anti-rides cosmétiques alimentés par des batteries imprimées et des électrolytes électrophorétiques, ne figurent même pas sur cette liste.

MATÉRIAUX

Les matériaux continuent d'être le principal défi pour les développeurs de PE. Étant donné que de nombreuses applications de PE sont sensibles aux coûts, les encres conductrices actuelles en argent et les isolants en films de polyimide sont trop chers pour leurs applications. Les isolants actuels en tant que candidats sont présentés dans le Tableau 1 et les conducteurs dans le Tableau 2.

Les recherches semblent privilégier les nanotechnologies de verre, de papier plastifié et de PET comme substrats et le cuivre, le graphite/graphène et les nanotubes de carbone (CNT) comme conducteurs.

TABLEAU 2 : Matériaux conducteurs et encres adaptés pour l'Électronique Imprimée

PROCÉDÉS DE FABRICATION

L'Électronique Imprimée rappelle l'impression à faible coût, comme les magazines. Cette technologie est l'une de nos plus anciennes et des plus automatisées. Mais d'autres technologies d'impression sont présentées dans la Figure 2.

Les différentes méthodes d'impression des encres sont caractérisées en fonction de leur résolution (en microns) et de leur débit en mètres carrés par seconde.        

Un tableau plus détaillé de l'impression est présenté dans le Tableau 3. Il liste la vitesse, la résolution, l'épaisseur du film (en microns) et la viscosité des encres qu'il peut utiliser.

OUTILS DE CONCEPTION

Si vous avez effectué la mise à niveau vers Altium Designer^® 19, vous avez peut-être remarqué qu'il a la capacité de concevoir des électroniques imprimées. C'est une chance, car de nombreuses idées et innovations électroniques peuvent prendre la forme d'un substrat électronique imprimé. L'impression 3D peut maintenant réaliser des électroniques imprimées en utilisant des pâtes d'argent et divers isolants, des encres résistives et capacitatives. Bientôt, des encres semi-conductrices (type P & N) ainsi que des pâtes OLED seront disponibles. À mesure que la technologie deviendra plus populaire, d'autres encres spéciales seront développées ainsi que des substrats améliorés similaires au papier.

Pour une explication complète et approfondie des électroniques imprimées, téléchargez et lisez mon Chapitre 11 : Électroniques Imprimées, pp. 380-444 dans l'eBook de Joseph Fjelstad : Flexible Circuit Technology-Quatrième Édition sur www.iconnect007.com

FIGURE 2. Neuf méthodes d'impression à grande vitesse en fonction de leur résolution

TABLEAU 3. Plus de détails sur les caractéristiques de l'impression à grande vitesse disponibles aujourd'hui avec indication de la gamme de viscosité des encres qu'elle peut employer

RÉFÉRENCES :

1. Organic and Printed Electronics Association, OPE journal, 1-2007, www.ope-journal.com