FONCTIONNALITES
Composants électroniques
Les étiquettes et packaging intelligents
L’utilisation d’étiquettes électroniques d’affichage pour remplacer les étiquettes de prix sur les rayons de supermarché est un débouché prometteur .Ces étiquettes électroniques ont une faible densité de pixels et consomment peu d’énergie. Elles renseignent sur le prix et les caractéristiques d’un produit, mais peuvent également alerter le personnel de vente lorsque le stock doit être réapprovisionné en rayon. Elles peuvent être attachées directement au produit afin d’apporter en temps réel au consommateur des informations techniques (performances) et commerciales (remise accordé, etc.). Ce type d’étiquette est nettement plus cher qu’une étiquette traditionnelle, mais offre l’avantage de pouvoir être réutilisée, ainsi que la possibilité d’une mise à jour centralisée des informations pour tous les articles en magasin.
Accroître la valeur ajoutée d’une simple boîte de carton est désormais une priorité pour de grandes marques. Les analystes constatent que la publicité télévisée est en train de perdre de son impact, alors que dans le même temps, la décision d’achat des consommateurs se fait de plus en plus dans le magasin même. Incorporer un affichage imprimé souple dans l’emballage afin de fournir des informations telles que la liste des ingrédients, le taux de matière grasse ou la date limite de consommation, peut ainsi contribuer à augmenter la valeur perçue du produit.
Un autre segment de marché intéressant concerne l’électronique dite jetable.
Les condensateurs céramiques multicouches professionnels
Ils sont constitués de couches céramiques et métalliques et présentent des formes complexes et une miniaturisation poussée. Principalement utilisés dans les secteurs industriels à haute valeur ajoutée (aéronautique, aérospatial, instrumentation, militaire, médical), ils représentent un marché de 1Md$.
Utilisant des technologies de production traditionnelles (coulage en bande, sérigraphie, thermo-compression), l’introduction des technologies d’impression directe de céramique et de métal réduit les coûts par deux tout en multipliant les performances par dix sur la moitié des condensateurs utilisés aujourd’hui. Avec un leader Européen Français dans la fabrication de ces composants, la France a pris une très sérieuse avance dans l’application des technologies d’impression directe à la fabrication de condensateurs multicouches céramiques et devrait démarrer la mise en production à moyen terme.
Antennes RFID
Le marché des étiquettes et autres identifiants électroniques a dépassé les 15B€ en 2022. Il progresse actuellement à près de 15% par an.
Toutefois, ce développement est conditionné par la baisse significative du prix de ces étiquettes. Actuellement, une étiquette RFID a un prix viable pour l’identification des palettes, mais trop élevé pour un emballage individuel. Le développement de l’électronique imprimée est une piste intéressante pour réduire ces coûts de manière significative grâce à des techniques de production de volumes importants.
L’impression est déjà couramment utilisée pour produire des antennes RFID, mais la production d’étiquettes RFID complètes en utilisant uniquement des techniques d’impression n’en est qu’à ses débuts. Pour réaliser un circuit complexe totalement imprimé et qui réponde aux standards actuels de performance atteints par la technologie silicium, il faudrait une surface importante de substrat. Il faudra encore quelques années de recherche (en travaillant notamment sur des encres conductrices performantes à bas coût) avant qu’elles puissent être réellement compétitives par rapport aux étiquettes RFID traditionnelles. Aujourd’hui le processus standard nécessite une approche hybride où le chip de Silicium est positionné à très grande vitesse et collé sur l’antenne grâce à des colles conductries (processus de pick&place).
Au-delà du secteur de la logistique, d’autres applications sont déjà à l’étude : télé-badge pour les autoroutes, carte de fidélité équipée de RFID pour l’envoi de publicité, marquage anti- contrefaçon, marquage des documents pour répertorier et suivre les dossiers ou les ouvrages, dispositifs de sécurité, passeports, identification des animaux,…
crédit photo SUPRATEC JMD
Oleds
La technologie est basée sur l’utilisation de diodes superposées organiques qui, une fois alimentées par un courant électrique, émettent leur propre lumière par combinaison de couple charge-trou émettant un photon contrairement à d’autres types d’affichage tels que les écrans à cristaux liquides qui nécessitent un rétro-éclairage sur un réseau de vannes optiques.
crédit photo CEA-LITEN
Oleds pour l’éclairage
Les technologies d’éclairage très énergivores (incandescence, halogènes) sont graduellement remplacées par de nouveaux éclairages d’ambiance créés directement sur les murs, plafonds, rideaux, fenêtres ou sur toute autre surface capable d’intégrer des leds organiques. Ces technologies sont de plus en plus intégrées dans les systèmes d’éclairage de sécurité automobile (feux arrières sur certaines voitures de luxe par exemple, permettant des designs innovants et uniques)
Oleds pour les écrans et l’affichage
Les oleds ont déjà largement conquis le marché des écrans d’affichage pour tous les petits appareils mobiles. Ils ont ensuite investi les tablettes, les téléphones portables haut de gamme et les écrans d’ordinateur pour des raisons de qualité d’image, de contraste et de gamme colorimétrique par rapport au LCD. Ils sont compatibles avec les substrats souples, mais restent difficile à produire du fait de la nécessité d’avoir des systèmes d’encapsulation très performants.
Batteries
Elles sont structurellement minces et souples, peuvent avoir des facteurs de formes très variables, peuvent être intégrées dans des objets jetables, mais elles encore coûtent plus cher que la plupart des piles boutons classiques, de telle sorte que leur utilisation reste encore limitée à des applications de niche telles que les patchs médicaux où leur aspect plat et extrêmement compact est un facteur essentiel.
Des batteries (piles rechargeables) imprimées sont désormais disponibles sur le marché et peuvent être utilisées pour alimenter la plupart des applications imprimées. Le procédé de fabrication est l’impression par sérigraphie. La tension électrique atteint 1,5 V en fonctionnement normal permettant l’alimentation de l’internet des objets (IoT). De nouveaux acteurs introduisent désormais des solutions à base de matériaux issues de la chimie verte rendant le problème de la recyclabilité des objets intelligents contenant de l’électronique embarquée plus facile à résoudre.
crédit photo FEDRIGONI
Capteurs
Contrairement à des segments comme les écrans plats ou la RFID, les acteurs sont encore relativement peu nombreux au regard des perspectives de développement offertes dans des domaines tels que la sécurité ou la santé (diagnostic et applications thérapeutiques).
Des débouchés prometteurs pour les capteurs imprimés sur substrats souples se profilent dans les secteurs de la construction, des vêtements de protection, des uniformes militaires, du packaging, de la robotique ou encore de l’aérospatial ou de l’énergie. La capacité de les préparer dans des facteurs de forme et de surfacess très variables ouvre de nombreuses applications qui seraient inaccessibles avec le Silicium ou des équivalents inorganiques (quartz, etc..). Le principal verrou technologique réside dans la disponibilité sur le marché d’encres adéquates à la réalisation de ces divers dispositifs, c’est-à-dire des encres ayant une sensibilité suffisante pour détecter des substances ou des conditions environnementales particulières.
crédit photo ARKEMA
Systèmes intelligents
L’association de plusieurs fonctionnalités pour réaliser des tâches complexes de façon autonome répond au développement croissant des objets connectés. La nouveauté est de réaliser sur des substrats flexibles des systèmes complets qui intègrent des fonctions de mesure, de logique, et d’énergie.
L’électronique organique permet l’intégration de plusieurs fonctions sur un même substrat et la conception de systèmes intégrés ou de capteurs intelligents. Ces « systems on foil » prennent la forme de capteurs intelligents souples qui sont insérés dans des textiles ou collés sur des surfaces, pour des applications de contrôle de l’environnement extérieur (température, pression, etc) ou de la santé et compatibles avec des formats étiquettes.
crédit photo FEDRIGONI
Photovoltaïque
Le Photovoltaique Organique (OPV) consiste à déposer des couches d’encres organiques sur une pellicule plastique souple, en vue de disposer de modules photovoltaïques producteurs d’énergie écologiques et sur mesure. Ces modules souples laissent imaginer des applications à l’infini, capables de rendre les objets les plus complexes autonomes en énergie même sous ensoleillement artificiel. La gamme de couleurs disponibles rend les modules compatibles avec le design et l’esthétique des produits. Comparés à des modules silicium, ils sont flexibles, légers , semi-transparents. Ils ont toutefois un rendement quantique inférieur à des diodes silicium du fait de la nature des matériaux et ont une durée de vie plus limitée nécessitant une excellente encapsulation.
Le photovoltaïque couches minces est un marché qui offre des avantages certains par rapport au photovoltaïque conventionnel à base de silicium cristallin : coût et poids moins élevés, flexibilité et intégration plus simple sur les bâtiments ou sur des structures légères par exemple (sur des serres agricoles par exemple dans le cas de l’agrivoltaique).
La production peut être réalisée en Roll-to-Roll permettant d’atteindre des structures de cout compatibles avec les marchés de masse.
crédit photo ARMOR Group