Stimuler l’innovation avec l’électronique imprimée

L’avantage de l’électronique imprimée. La technologie de l’électronique imprimée a vocation à créer des dispositifs électroniques à l’aide d’un ensemble de méthodes d’impression qui déposent des matériaux fonctionnels dans une structure formatée sur divers substrats, de la même manière que les journaux sont imprimés sur papier. Elle offre un moyen écologique, agile et flexible de stimuler de manière rentable l’innovation et la fabrication. Contrairement à ce qui se passe pour l’impression de journaux conventionnelle, des matériaux fonctionnels dotés des propriétés électriques souhaitées et des processus d’impression avancés avec une résolution et une précision améliorées sont essentiels. Au sein de l’équipe Électronique imprimée de TE, basée à Freemont, en Californie, nos scientifiques développent de nouvelles formulations de matériaux et de nouvelles technologies d’impression pour trois domaines d’application : les finitions de contact pour la connectivité en environnement difficile, les antennes pour la connectivité sans fil et les capteurs pour la connectivité intelligente. 

Le premier domaine intéressant est l’utilisation de la technologie d’impression à encre conductrice afin de fabriquer des finitions de contact pour les connecteurs électriques en environnement difficile. Le processus peut être mis à l’échelle avec succès jusqu’à l’impression rouleau à rouleau en appliquant l’encre conductrice sur une matière flexible à l’aide d’une imprimante héliogravure, en séchant le contenu volatil de l’encre et enfin en estampillant/formant la matière sur la forme finie du connecteur. Pour les applications de signal et de tension de bas niveau, le procédé peut offrir des économies significatives (jusqu’à 70 %) en augmentant la vitesse du processus (par exemple, jusqu’à 30 m/min), en éliminant la chimie/les dépôts humides et en remplaçant l’or par des alternatives de finition de contact techniquement viables moins chères, qui ne peuvent pas être fabriquées à l’aide du procédé d’électroplacage conventionnel. Pour les applications de transmission de puissance et de connexion, le processus permet une vitesse de production plus rapide, source d’économies substantielles. Ce processus durable de « plancher sec » peut également aider à éliminer les bains de cyanure et à réduire les risques d’incendie, la production de déchets, ainsi que la consommation d’énergie et d’eau. Cette technologie permet à notre équipe d’électronique imprimée de lancer de nouveaux matériaux et produits, d’attirer de nouveaux clients dans tous les secteurs que nous desservons et de différencier TE en tant que leader de l’innovation.

Autre domaine que l’électronique imprimée peut affecter : la fabrication d’antennes. Chez TE, nous travaillons en étroite collaboration avec les clients afin de concevoir et de fabriquer des antennes pour différents types d’applications – par exemple, dans les avions, les appareils portatifs grand public ou l’infodivertissement et la sécurité automobiles – avec des exigences très différentes. Une tendance qui est cohérente dans toutes les applications est la nécessité de réduire la taille, le poids, la consommation d’énergie et le coût de l’antenne. Des encres conductrices d’électricité modelées directement sur des substrats diélectriques à l’aide de divers procédés d’impression peuvent aider à atteindre ces objectifs. Les substrats non conventionnels, par exemple, augmentent la plage de permittivité disponible par rapport aux substrats de cartes de circuits imprimés (PCB) traditionnels, ce qui permet des tailles d’antenne plus petites avec une bande passante comparable, ainsi qu’une consommation d’énergie et un coût réduits. Il est important de noter que les encres conductrices imprimées peuvent métalliser ces nouveaux matériaux là où les méthodes MID, telles que le frittage direct au laser (LDS) et le moulage à deux coups, ne le peuvent pas. Dans notre laboratoire, notre équipe d’électronique imprimée a imprimé avec succès sur une variété de plastiques et de composites plastiques, de verre et de céramique. Nous avons démontré notre capacité d’impression sur des formes 3D à l’aide d’imprimantes robotisées à commande numérique. Cette capacité peut conduire à de nouvelles antennes 3D remplissant l’espace qui optimisent mieux la taille, le rendement et la bande passante de l’antenne en utilisant une plus grande quantité du volume de l’emballage disponible. Le processus numérique facilite en outre les changements de conception sans les dépenses et les délais liés à la création de nouveaux outils. Alors que les applications d’antennes continuent de croître, nous sommes impatients de développer davantage les capacités de métallisation imprimée de TE pour fournir des surfaces métallisées de forme complexe, de durabilité robuste et de temps de cycle réduit.

Le dernier domaine intéressant est l’application de la technologie de l’électronique imprimée dans les capteurs, qui est l’un des principaux secteurs d’activité de TE. Le marché mondial des capteurs est en plein essor, stimulé par la demande croissante d’un monde plus intelligent et interconnecté, comme en témoigne l’écosystème de l’Internet des objets. Pour les clients de l’automobile, de l’industrie, des appareils médicaux et de l’électronique grand public, cette technologie permet d’améliorer les performances, de réduire les coûts et d’atteindre les tailles souhaitées. Dans notre laboratoire, nous consacrons nos efforts à l’application de la technologie de l’électronique imprimée pour relever ces défis à l’aide de nouveaux matériaux et de processus de fabrication simplifiés. Nous avons exploré l’impression d’encres à nanoparticules d’argent en tant qu’électrodes pour les applications de capteurs d’images à ultrasons. La petite taille des particules entraîne une réduction significative de la rugosité de surface des électrodes sérigraphiées et, par conséquent, une amélioration substantielle de la qualité de l’image. Les structures magnétiques miniaturisées pourraient trouver des applications dans les capteurs de position, de vitesse, de niveau de liquide et de couple. De telles structures magnétiques minuscules, qui ne pourraient pas être fabriquées à l’aide d’un procédé de moulage conventionnel, peuvent être directement imprimées à l’aide d’encres magnétiques sur une surface plane ou incurvée, ce qui réduit non seulement la taille, mais simplifie également le processus d’intégration. Comme les capteurs ont un marché très diversifié avec un fort potentiel de personnalisation, nous pensons que la technologie d’impression offrira des avantages pour la fabrication de capteurs, en particulier pour les appareils à faible volume et à mélange élevé.