Dans la première partie de cette série d'articles, TechBlick met en évidence les innovations prometteuses et les tendances du marché dans les domaines de l'électronique imprimée, hybride et InMold. Toutes les tendances mises en évidence dans cet article seront discutées par les principaux acteurs du secteur lors de la prochaine conférence et exposition interactive en ligne de TechBlick, qui se tiendra les 10 et 11 mars 2021 et portera sur l'électronique imprimée, flexible, hybride et in-mold. La liste des intervenants comprend des organisations mondiales de premier plan telles que JCDecaux, GE Research, Fiat, Jones Healthcare, Geely Design, SWAROVSKI, Jabil, Eastman Kodak, Coatema, Suunto, Evonik, Heraeus, Fujikura Kasei, Information Mediary Corp, Copprint, ChemCubed, Voltera, Nano Dimension, Optomec, TactoTek, Arburg, Covestro, InnovationLab, PolyPhotonix, LPKF, Lightworks, NRCC, et bien d'autres encore (pour plus d'informations et un agenda complet, visitez http : //www. TechBlick.com). TechBlick organise des conférences en ligne LIVE à intervalles d'environ 4 semaines. Chaque conférence comprendra environ 40 intervenants organisés en deux sessions LIVE. Avec un seul Pass annuel, vous pouvez accéder aux événements passés et futurs ainsi qu'aux masterclasses. Les événements à venir incluent :
10 et 11 mars : Électronique imprimée, flexible, hybride et en moule (I)
14 et 15 avril : Graphène, matériaux 2D et nanotubes de carbone
11 et 12 mai : Électronique imprimée, flexible, hybride et dans le moule (II)
11 et 12 mai : Les points quantiques : innovation en matière de matériaux et innovation dans le domaine de l'électronique (II) Points quantiques : innovation matérielle et applications émergentes
15 et 16 juin : Innovations et tendances dans les écrans et l'éclairage : OLEDs, Flexible, Imprimé, microLED, et au-delà
14 et 15 juillet : Patchs cutanés, wearables, e-textiles et électronique étirable.
Emballage électronique et électronique imprimée
Les industries des semi-conducteurs et de l'emballage électronique sont en plein essor. L'image ci-dessous présente quelques cas d'utilisation de l'électronique imprimée dans l'emballage électronique. L'utilisation la plus courante concerne les vias, en particulier les vias thermiques, remplis de pâtes conductrices, c'est-à-dire principalement du cuivre. Un autre cas d'utilisation croissant est l'adoption de matériaux de fixation des puces en métal fritté (par exemple, Ag ou Cu), en particulier dans les applications à haute puissance telles que l'électronique de puissance SiC ou les amplificateurs de puissance GaN dans la 5G.
Il y a aujourd'hui un effort mondial pour remplacer le PVD (pulvérisation) par des revêtements EMI conformes par pulvérisation ou jet d'encre. Ces alternatives au PVD à base de pâte présentent un débit horaire beaucoup plus élevé et un coût d'investissement initial beaucoup plus faible. Aujourd'hui, les encres ont une meilleure adhérence, une épaisseur plus faible pour réduire le coût et faire apparaître les marquages laser, une meilleure uniformité du revêtement de haut en bas, etc.
L'aérosol vise également l'emballage électronique. Il peut remplacer les longues liaisons filaires par des interconnexions plus courtes, réduisant les inductivités parasites et améliorant ainsi les performances aux hautes fréquences RF.
Enfin, l'impression est utilisée pour prototyper des couches de redistribution (RDL). Associée aux techniques émergentes d'impression à ultra-haute résolution, cette technique peut devenir un excellent outil de prototypage de couches de redistribution, permettant éventuellement de répondre aux exigences en matière de pas et de largeur de ligne.
Les procédés semi-additifs jouent également un rôle. La structuration directe par laser (LDS) peut permettre une métallisation sélective sur les composés de moulage époxy, ce qui permet d'installer une antenne sur le boîtier pour les boîtiers à ondes millimétriques ainsi qu'un blindage EMI sélectif au niveau du boîtier.
La conférence interactive en ligne et l'exposition de TechBlick, qui se tiendront les 10 et 11 mars 2021, couvrent ces tendances en détail. Les orateurs invités couvrent toutes ces tendances et incluent Fujikura Kasei, Heraeus, LPKF, Nano Dimension, Optomec, Kuprion, et d'autres.
Exemples de revêtement conforme dans l'industrie électronique, y compris les antennes sur les boîtiers, le remplacement des fils de liaison et le blindage EMI au niveau du boîtier. Source : www.TechBlick.com
InMold Electronics : Un succès majeur à portée de main
La proposition de valeur d'InMold Electronics est convaincante : elle combine deux processus à haut débit pour intégrer structurellement l'électronique dans des pièces 3D. Ce procédé est en cours de développement depuis plus de dix ans. La courbe d'apprentissage en termes de développement de matériaux, de processus et d'applications a été abrupte. Néanmoins, des applications sont déjà apparues sur le marché et leur adoption à l'intérieur et à l'extérieur des véhicules n'est pas loin.
L'ensemble des matériaux est sans doute prêt. Nombreux sont ceux qui proposent un portefeuille de pâtes compatibles avec l'EMI, notamment des encres conductrices, des diélectriques et des passages supérieurs, des encres graphiques, des adhésifs conducteurs, etc. Le polycarbonate est le matériau de prédilection, mais le PET fait également l'objet d'une attention particulière lorsque des coûts réduits et une faible formabilité sont requis. Le développement des procédés a également beaucoup progressé. Les rendements se sont améliorés et le savoir-faire pour passer du prototype à la production en série existe désormais.
Lors de notre conférence interactive virtuelle et de notre exposition des 10 et 11 mars 2021, vous entendrez EN DIRECT tous les acteurs clés, y compris les utilisateurs finaux des secteurs de l'automobile et de l'électronique grand public (FIAT, Geely, Suunto), les développeurs de processus et les producteurs de masse (TactoTek et Arburg), les développeurs de substrats et d'éclairage (Covestro, Lightworks), ainsi que les fournisseurs d'éléments chauffants transparents et de capteurs tactiles compatibles IME (Canatu).
Exemples de produits et de prototypes de l'EMI. Source : www.TechBlick.com
Impression de circuits imprimés et électronique imprimée en 3D
L'impression de circuits imprimés et l'impression 3D sont deux sujets brûlants. TechBlick souligne cette tendance en donnant de multiples exemples.
Voltera a conçu une solution tout-en-un de la taille d'un bureau. Ici, l'imprimante à commande numérique dépose les traces conductrices à souder pour métalliser la carte. Le système cartographie l'emplacement des points de soudure et distribue la soudure. Les CMS sont ensuite montés avant que l'outil ne refasse couler la soudure.
Nano Dimension offre une solution clé en main. Il imprime numériquement des nanoparticules d'Ag ainsi que des photopolymères diélectriques. En alternant entre ces deux couches, il peut construire des circuits multicouches ou des PBC sur des substrats non plats. Elle se positionne de plus en plus comme une technologie de plateforme pouvant être utilisée pour le prototypage rapide et la production en faible volume de PBC, de circuits électroniques et autres.
Nano Dimension a levé plus de 650 millions de dollars au quatrième trimestre 2020. Cela donnera à l'entreprise le trésor de guerre nécessaire pour développer ou acquérir des technologies qui soutiendront sa feuille de route technologique et, en particulier, augmenter le débit et améliorer la position des coûts de ses imprimantes PCB 3D.
ChemCubed est un fabricant américain de matériaux et de solutions d'impression pour l'impression 3D et la fabrication additive. Leur imprimante 3D Electrojet clé en main peut imprimer numériquement des encres Ag et des diélectroniques à séchage UV et effectuer un séchage thermique et UV en ligne. Leur machine offre une résolution de 1440 dpi avec un jet d'encre à 8 canaux, permettant l'impression simultanée multi-matériaux et multi-couches de circuits et composants électroniques.
Neotech AMT GmbH est un acteur majeur dans le développement de machines électroniques imprimées en 3D. Ils ont développé un système de contrôle de mouvement à 5 axes permettant une impression 3D complexe. Leur portefeuille d'équipements couvre toute la gamme, du prototypage rapide à la production en grande série.
Toutes ces entreprises feront des présentations lors de la conférence interactive en ligne et de l'exposition de TechBlick, les 10 et 11 mars 2021.
Autres tendances intéressantes en matière d'innovation
Électronique hybride flexible : Il s'agit d'une frontière passionnante qui combine le meilleur de l'électronique imprimée et non imprimée. Ici, la tendance est à la fabrication R2R à haut débit de circuits intégrés flexibles prélevés et placés dans des substrats PET en utilisant des matériaux de fixation de puce ou de circuit intégré à faible température. Pour notre conférence des 10 et 11 mars 2021, nous avons invité deux grands développeurs de cette technologie : Jabil et GE Research. Dans une conférence ultérieure, les 14 et 15 mai 2021, nous couvrirons tous les aspects avec des intervenants tels que Arm, Panasonic, CEA, Alpha Assembly, CPI, CondAlign, Identiv, etc. Avec un seul Pass annuel, vous pouvez participer à toutes nos conférences.
Encres en cuivre : Les encres Ag sont chères et sensibles aux prix de l'Ag, qui peuvent fluctuer comme l'a montré récemment la flambée du prix de l'argent Reddit. Le cuivre est l'alternative naturelle. Cependant, la nécessité de prévenir l'oxydation et la conductivité généralement plus faible des pâtes de cuivre (par rapport à l'Ag) les ont freinés. Aujourd'hui, cependant, des innovations dans le domaine des encres de cuivre permettent de surmonter ces inconvénients. Deux sociétés, en particulier, fixent les normes : Copprint et PrintCB. La première a mis au point le tableau ci-dessous, affirmant qu'elle peut offrir des encres de cuivre hautement conductrices à frittage rapide.
Pour en savoir plus, vous pouvez vous inscrire à notre série d'événements en ligne qui débutera les 10 et 11 mars 2021 avec un laissez-passer annuel vous donnant accès aux événements passés et futurs ainsi qu'aux masterclasses à venir.
Emballage intelligent : Cela a toujours été le rêve, mais les réalités des petites marges et la complexité de l'ajout de fonctionnalités imprimées ont entravé le développement. Cependant, le vent semble tourner avec la métallisation à faible coût, l'électronique hybride flexible, le NFC et d'autres tendances. En particulier, on constate déjà des succès dans les emballages pharmaceutiques et médicaux. Nous avons invité deux utilisateurs finaux à la conférence en ligne des 10 et 11 mars 2021 pour présenter leurs progrès en matière d'électronique imprimée dans les emballages intelligents : Jones Healthcare Group et Information Mediary Corp.
Impression de haute précision de rouleau à rouleau : C'est l'une des tendances les plus intéressantes de l'électronique imprimée. Je me souviens que lorsque j'ai commencé à travailler dans le domaine de l'électronique imprimée il y a une douzaine d'années, atteindre une largeur de ligne de 18 à 20 um en utilisant l'impression R2R était considéré comme un exploit. Aujourd'hui, les entreprises ont mis au point des procédés <<10um>, certains repoussant même les limites jusqu'à la gamme submicronique. Un bon exemple qui combine haute résolution et haut débit est l'impression flexographique haute résolution R2R de Kodak. Cette technique a été déployée pour traiter des motifs de microfils de cuivre sur des substrats souples utilisés pour les dispositifs RF transparents, tels que les antennes et les blindages EMI. Pour en savoir plus, rejoignez notre série de conférences LIVE but online avec un Pass annuel.
Production en gros volume de capteurs médicaux de type roll-to-roll : L'électronique imprimée R2R compte de nombreuses réussites commerciales. Un exemple récent que nous présentons lors de notre conférence des 10 et 11 mars 2021 est basé sur le travail d'InnovationLab GmbH en collaboration avec Bausch. Cette collaboration a abouti au développement et à la commercialisation d'un capteur imprimé R2R basé sur des matrices piézorésistives qui permet aux utilisateurs de capturer la topographie des dents d'un patient.
Numérisation de l'impression R2R : La numérisation touche tous les aspects de la vie, y compris l'électronique imprimée R2R. Un bon exemple est celui de Coatema Coating Machinery GmbH qui commence à intégrer l'impression numérique dans ses machines R2R analogiques. Il est important de noter que Coatema fait entrer ses équipements dans l'ère de l'industrie 4.0 en proposant un contrôle en ligne à l'aide de capteurs, de systèmes de caméras et de l'IA.
Batteries secondaires imprimées à base de polymères : Une innovation est celle d'Evonik qui a développé une batterie rechargeable en polymère seul imprimable qui peut être intégrée dans diverses lignes de production, offrant une liberté de conception, une flexibilité d'utilisation et une production évolutive. Il s'agit d'une approche unique et prometteuse car il s'agit d'une batterie secondaire dont les dimensions peuvent être personnalisées par le fabricant lui-même pour répondre aux exigences de performance spécifiques de l'application. Evonik fera également une présentation lors de notre conférence des 10 et 11 mars 2021, qui est accessible avec un seul laissez-passer annuel.
Photovoltaïque pérovskite imprimé : Les pérovskites ont été une bouffée d'air frais dans l'industrie photovoltaïque, enregistrant une hausse fulgurante de leur efficacité au cours des dernières années. Il est intéressant de noter que d'importants efforts sont actuellement déployés pour imprimer des cellules solaires en pérovskite. Saule Technologies est le fer de lance du développement de la pérovskite imprimée par jet d'encre. Lors de notre conférence des 10 et 11 mars 2021, elle décrira les premières applications commerciales de modules solaires flexibles en pérovskite imprimée.
Chauffages transparents : Il existe très peu de bonnes solutions pour les chauffages transparents de grande surface. Dans notre conférence, nous mettons en lumière deux approches prometteuses.
La première est développée par le Printable Electronics Research Centre China (PERC). L'entreprise creuse des tranchées dans un film, qu'elle remplit ensuite d'une couche d'ensemencement en Ag avant d'utiliser le placage pour remplir la tranchée. De cette façon, le PERC obtient une maille métallique intégrée, ultra étroite et ultra-conductrice, permettant un chauffage à basse tension sur de très grandes surfaces.
Une autre approche est celle de Canatu qui peut revêtir et former en 3D ses nanobuds de carbone exclusifs. Leur solution présente une conductivité plus faible que celle de PERC, mais peut être moulée en une pièce de forme 3D, et est donc plus adaptée aux capteurs de perception des systèmes ADAS et de la conduite autonome.
Exemples d'approches vers des chauffages transparents. Source : www.TechBlick.com
La thérapie par la lumière OLED : L'éclairage OLED a connu de nombreux défis sur la voie de la commercialisation. L'une des réussites est cependant le masque de sommeil à OLED, lancé par PolyPhotonix, qui offre un traitement non invasif de la maladie oculaire diabétique. Cette solution est une option pour la prévention à la fois tardive et précoce.
Mémoire imprimée : La mémoire imprimée est une pièce manquante majeure dans le menu des blocs de construction de l'électronique imprimée. Des tentatives de commercialisation de la mémoire imprimée ont eu lieu pendant des décennies, avec des résultats mitigés. Cependant, de nouveaux acteurs reprennent le flambeau. C'est le cas d'Australian Advanced Materials (AAM), qui met au point une mémoire imprimée transparente basée sur sa technologie dite "Nanocube Ink".
Transistors R2R : l'impression de transistors à couche mince (TFT) complets a toujours été un rêve. La réalité s'est toutefois avérée difficile, compte tenu de la nature interfaciale des TFT et de l'alignement couche à couche requis. Des progrès notables continuent cependant d'être réalisés.
Le Centre national de recherche du Canada (CNRC) en est un bon exemple. Il a mis au point des transistors entièrement imprimés à base de SWCNT de haute pureté en combinant l'héliogravure R2R et l'impression à jet d'encre, capables de piloter un écran de papier électronique. Il s'agit d'une avancée importante dans l'état de l'art.
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