Impression numérique et traditionnelle

Production Feuille à feuille ou bobine à bobine
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Procédés

Il est primordial pour le bon fonctionnement des composants d'avoir une haute homogénéité de la conductivité du matériau sur toute sa surface. Le dépôt de matériau doit donc être parfaitement uniforme, l'épaisseur du film d’encre, le type de support, la résolution, la pression, la vitesse de production sont autant d’éléments à paramétrer.

La sérigraphie
Ce procédé dépose un film d’encre d’une épaisseur de l’ordre de 20 à 100 µm et obtient de bons résultats de conductivité pour une grande variété de supports. S'il garantit une excellente répétitivité, c’est un procédé lent, rentable pour de faibles quantités avec une résolution faible.

La flexographie
La flexographie autorise une linéature de 60 lignes par centimètre avec un cliché fin et de dureté élevée, ce qui est intéressant pour l’impression électronique. L’épaisseur du film d’encre déposé peut atteindre de 6 à 8 µm. L’inconvénient de ce procédé réside dans le profil du film d’encre déposé qui crée un halo sur les bords conduisant à une irrégularité d’épaisseur qui peut perturber l’impression.
La flexographie est utilisée pour produire des antennes RFID sur des étiquettes en utilisant des encres d’argent ainsi que pour la réalisation de batteries imprimées. Les progrès réalisés ces dernières années ainsi que l’amélioration de la conductivité des encres utilisées font de la flexographie l’une des techniques les plus prometteuses.

L'héliogravure
L'héliogravure est un procédé d'impression avec outillage dite en creux (alvéoles). Ce procédé dépose un film d’encre relativement épais, intéressant pour les applications dans le domaine des composants électroniques.

L'évaporation sous vide
Les techniques d'évaporation sous vide et de spin-coating sont régulièrement employées. Elles n'ont cependant qu'un faible rendement (75% de la solution de polymère est perdue) entraînant un coût élevé, et ne sont pas adaptées à une production en continue.

Le Slot Die
Ce procédé de dépôt est un procédé de transfert direct sans contact et compatible avec toutes les encres.

L'offset
L’offset est un procédé bien maîtrisé pour sur une multitude de supports (papier, carton, métal, plastiques). La résolution obtenue est excellente, la vitesse de production est intéressante et enfin, l’impression recto/verso réalise des circuits sur les deux faces d’un support. Toutefois, l’offset présente également certains inconvénients. Pour compenser le manque de conductivité dû à la faible épaisseur du film d’encre (2 à 3 µm), il faut généralement appliquer plusieurs couches. Par ailleurs, une encre conductrice dont la viscosité est comprise entre 5 et 50 Pa.s8 est nécessaire, ce qui est difficile à obtenir avec des polymères conducteurs. C’est pourquoi les encres conductrices métalliques restent principalement utilisées.

Impression numérique : Le jet d'encre
Le jet d’encre est le seul procédé d’impression numérique à écriture directe : on dépose directement et uniquement la quantité d’encre nécessaire, sous le contrôle d’un ordinateur, sans outillage et sans contact. Il est principalement utilisé avec des encres polymères car le risque de bouchage des buses est moindre mais des formulations d’encres métalliques et céramiques à base de nanoparticules sont toutefois commercialisées.

Pour l’impression de composants électroniques, le jet d’encre peut poser des difficultés à cause du positionnement de la goutte qui n’est pas toujours parfait et peut occasionner des décalages en cas de non-maitrise du procédé. Toutefois, la roadmap de développement des têtes d’impression laisse penser que cet inconvénient se minimisera à moyen terme. C’est donc une technique intéressante, souple, multimatériaux, multicouche (3D) et facile à mettre en œuvre, même si elle est moins rapide que certaines autres techniques utilisant le procédé en déroulé. Son utilisation au stade industriel pour des marchés de masse est plus complexe à mettre en œuvre mais l’impression jet d’encre apporte des ruptures technologiques fortes pour des marchés à haute valeur ajoutée (composants spécifiques et customs) où il est nécessaire de fabriquer beaucoup de petites séries de composants différents. 

Impression numérique : Le jet d'aérosol
L’impression par jet d’aérosol permet le dépôt sélectif de matériaux (conducteurs, diélectriques, biologiques, …) à l’échelle micrométrique sur tout substrat plan mais aussi non plan, flexible ou tridimensionnel.

Le dépôt sous vide
Les techniques d'évaporation sous vide et de spin-coating sont régulièrement employées. Elles n'ont cependant qu'un faible rendement (75% de la solution de polymère est perdue) entraînant un coût élevé, et ne sont pas adaptées à une production en continue.

Les modes de production : feuille à feuille ou bobine à bobine
Deux modes de production existent suivant le transport du substrat utilisé : le mode d’impression feuille à feuille dit à plat adapté à la fabrication d’écrans LCD (dimensions des motifs d’un minimum de 10 à 50μm) ou en continue dit impression bobine à bobine (dimensions des motifs d’au moins 100μm). La technique du roll-to-roll est un mode de production continu où un substrat est enroulé sous forme de bobines selon un principe proche de celui des rotatives d’imprimerie. Cette technologie en est encore au stade du développement, mais elle est vue par beaucoup comme la solution la plus performante pour produire sur de grandes surfaces à très bas coût.

IDTechEx estime qu’en 2017, 90% des applications de l'électronique organique/grande surface seront en partie ou entièrement imprimées.Quelle que soit la part que prendront les technologies d’impression à l’avenir, il ne fait aucun doute qu’elles joueront un rôle majeur sur ce marché émergent.


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