Des connexions électriques moins coûteuses
Les petites et moyennes entreprises (PME) actives sur le marché de l'électronique imprimé élaborent leurs encres de manière classique en utilisant des nanoparticules d'argent. Ces matières premières et leur transformation sont relativement coûteuses et représentent près de la moitié du coût global de ces produits. Les chercheurs du projet CLIP («Enhancing printed electronics applications by SMEs»), financé par l'UE, ont donc axé leurs travaux sur la baisse des coûts associés avec les dispositifs utilisant ces encres conductrices. Ils ont mis au point des encres conductrices bon marché à partir d'un mélange de paillettes de cuivre et d'une petite quantité de nanoparticules de cuivre pour la sérigraphie et l'impression flexographique. Le frittage ou durcissement par procédé photonique a permis d'accélérer la vitesse du processus et de faciliter le développement de produits pour des marchés qui seraient autrement restés inaccessibles. Le frittage par procédé photonique est un procédé à haute température qui utilise une lumière pulsée plutôt qu'un chauffage régulier par four. Il permet des températures nettement plus élevées que celles auxquelles le substrat pourrait normalement résister, accroissant d'autant les possibilités de support comme par exemple, des plastiques flexibles et peu coûteux ou même du papier. Le frittage par procédé photonique de ces encres de cuivre bon marché a permis aux chercheurs d'obtenir une performance comparable (en termes de résistance de surface) de panneaux électroluminescents (panneaux plats) et un conditionnement intelligent par rapport aux encres en argent en film épais durcies par procédé thermique. Les chercheurs estiment que le coût final pour l'utilisateur serait ainsi réduit d'au moins 50 %. Cette technologie ouvre par ailleurs la voie à des marchés auparavant inaccessibles comme par exemple les appareils d'identification par radiofréquence (RFID) dans la bande UHF (ultra haute fréquence) qui facilitent la lisibilité sur de longues distances. L'équipe du projet a également développé des encres pour impression jet d'encre et jet d'aérosol à partir de nanoparticules d'argent de différentes tailles (distribution plurimodale) dont deux tailles inférieures à la référence des 40 nm. Ces plus petites particules durcissent à une température plus faible et permettent d'obtenir une structure plus dense et une meilleure conductivité que les particules de distribution unimodale après traitement par le procédé de frittage à la même température. Il est par conséquent possible de réduire l'épaisseur de matières premières et donc les coûts associés pour une même conductivité. Ces encres plurimodales ont été expérimentées dans plusieurs applications comme des étiquettes RFID sans puces bon marché et des capteurs de conditionnement intelligents. Comme promis, les travaux du projet ont débouché sur deux solutions de remplacement bon marché aux encres conductrices à nanoparticules d'argent pour l'électronique imprimée. Ces formulations à base de cuivre et les encres plurimodales en argent devraient permettre de réduire les coûts d'environ 40 à 50 % tout en ouvrant la porte à de nouveaux marchés pour les PME qui les produisent.
Mots‑clés
Encre conductrice, électronique imprimée, cuivre, frittage photonique, encres multimodales
