CH719598A1 - Structure multicouche flexible et méthode de fabrication d'une telle structure. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une structure multicouche (100), flexible, planaire et comportant au moins un ensemble électronique (140), l'ensemble électronique (140) comprenant une couche électrothermique (130) comportant du graphène et au moins un électrode (145). Le graphène de la couche électrothermique (130) est en contact électrique avec l'électrode (145), la couche électronique (140) étant encapsulée entre un substrat (101) comportant au moins une couche polymérique de substrat (110) et une passivation (102) comportant au moins une couche polymérique de passivation (120). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle structure multicouche flexible.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention porte sur des films multicouches flexibles. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure électronique multicouche flexible dans lequel une partie électronique est montée sur une base isolante et recouvert d'une passivation isolante.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[0002] Il existe des films électroniques multicouches qui peuvent faire une base pour la construction de films chauffants, de batteries, de cellules solaires, ou des circuits électroniques flexible et / ou transparents, par exemple. La présente invention concerne une structure multicouche de base qui peut être utilisée pour faire ces autres composants ainsi qu'un procédé pour fabriquer la structure multicouche.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
[0003] Les structures multicouches flexibles décrits dans le présent document peuvent servir comme base pour la création de produits tels des feuilles chauffantes/refroidissantes, des cellules photovoltaïques, des circuits électroniques ou des batteries, par exemple. Un procédé pour la fabrication de telles structures est aussi divulgué.
[0004] Selon un premier aspect, une structure électronique multicouche, flexible, sensiblement planaire, comportant au moins un ensemble électronique est proposée, ledit ensemble électronique comprenant : une couche électrothermique comportant du graphène ; et au moins un électrode ; ledit graphène de la couche électrothermique étant en contact électrique avec l'électrode ; ladite couche électronique étant encapsulée entre un substrat comportant au moins une couche polymérique de substrat et une passivation comportant au moins une couche polymérique de passivation.
[0005] Selon un deuxième aspect, un procédé de fabrication d'une structure électronique multicouche flexible est proposé, le procédé comprenant ; traitement d'une surface d'un film polymérique par un plasma ; dépôt d'une couche d'encre conductrice sur le film polymérique ; dépôt d'une couche de matériau électrothermique sur la couche d'encre conductrice ; et séchage desdits encres.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
[0006] Les caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description de plusieurs formes d'exécution données uniquement à titre d'exemple, nullement limitative en se référant aux figures schématiques, dans lesquelles : – La figure 1 montre les différentes couches présentes dans une structure selon un mode de réalisation décrit dans le présent document ; et – La figure 2 montre les différentes couches présentes dans une structure selon un autre mode de réalisation ;
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
[0007] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure électronique multicouche flexible. La structure est sensiblement planaire, de préférence longiforme, s'étendant dans deux dimensions sur une longueur et une largeur, la longueur étant, de préférence, plusieurs fois plus importantes que la largeur.
[0008] La structure est une structure électronique dans le sens qu'elle peut comporter des composants ou circuits électroniques, ces circuits ou composant étant soit positionnés ou déposés, soit imprimés par un procédé de sérigraphie, par exemple. Selon la fonctionnalité requise, ces circuits ou composants peuvent être des résistances, des capacités, des diodes, des selfs, des transistors ou des capteurs de différents types, par exemple. Selon un autre mode de réalisation, qui peut être combiné avec un ou plusieurs autres modes de réalisation mentionnés ici, la structure peut comporter un matériau électrothermique pour produire de la chaleur ou du froid. La structure peut comporter une couche conductrice comprenant des tracées conductrices pour lies les composants et / ou les éléments électrothermiques ensemble pour faire un ou plusieurs circuits électriques. Selon encore un autre mode de réalisation, le film, ou structure multicouche, peut être utilisé pour fabriquer des batteries. Selon un autre mode de réalisation encore, de telles structures peuvent être utilisé pour faire des films photovoltaïques.
[0009] La partie électronique des structures électroniques multicouche flexibles, qui sont fabricables selon un mode de la présente invention, est situé sur une ou plusieurs couches entre un substrat et une passivation, le substrat et la passivation étant des isolants électriques, par exemple un polymère. Selon un mode préféré de réalisation, la passivation et le substrat comporte chacun deux couches du polymère collées ensemble. La structure est donc l'étanche à l'air et à l'eau, électriquement isolante et résistante mécaniquement contre les griffures et / ou des coupures. Les deux couches de polymère sont collées ensemble par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif sensible à la pression (PSA) qui comporte une couche adhérente (198) comportant du carbone, du silicium, de l'oxygène et de l'hydrogène, préférablement du PDMS. Le PDMS est préférablement déposée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma dans un environnement sous pression atmosphérique.
[0010] Selon un mode de réalisation, le polymère comporte un matériau polymère flexible, par exemple le polyéthylène téréphtalate (PET). D'autres polymères sont également possible, par exemple le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polychlorure de vinyle (PVC), le PVC souple (PVC-P), le polystyrène (PS), le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyoxyméthylène (POM), le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le polyester, le co-polyester, la polyétheréthercétone (PEEK), le polyamide, notamment le polyamide 6 (PA6), le polyamide 12 (PA12), le polyamide 10, le polyamide 610, le polyamide 66, le polyamide à base de constituants aliphatiques et cycloaliphatiques tels que notamment MACM12 ou le co-polyamide amorphe, de préférence à base de PA12, ou des copolymères ou mélanges de ceux-ci.
[0011] Selon un mode de réalisation, combinable avec les autres modes de réalisation mentionnés ci-dessus, la couche adhérente peut aussi être utilisé pour faire coller la couche électrothermique, soit le graphène, sur une couche de polymère, soit sur la couche polymérique de substrat, soit la couche polymérique de passivation. Ceci évite de devoir utiliser une couche d'apprêt. Selon un autre mode de réalisation, combinable avec les autres modes de réalisation mentionnés ci-dessus, la couche adhérente peut être employée pour faire coller la couche comprenant les électrodes et une couche isolante, soit une couche polymérique de substrat, soit une couche polymérique de passivation. De ce fait, le même type de procédé est utilisé pour le collage de toutes les couches qui ont besoin d'être collées ensemble.
[0012] Selon le type de structure électronique à faire, par exemple un film chauffant comportant une couche électrothermique, une couche photovoltaïque ou une batterie, la structure peut comporter du graphène. Cette couche peut être réalisé en déposant une encre de graphène. L'encre peut être préparée en mélangeant du graphène avec des résines et / ou des solvants.
[0013] Selon un mode de réalisation de la présente invention, un support polymérique est traité pour faciliter l'accrochage d'une encre graphène dessus. Le traitement peut être un traitement plasma, par exemple.
[0014] Une encre peut ensuite être déposée sur le polymère, l'encre étant une encre conductrice. Préférablement, l'encre conductrice est déposée en utilisant des techniques d'imprimerie, ce qui convient bien pour déposer l'encre conductrice rapidement sur de grandes surfaces. L'encre conductrice peut être à base de polymères organiques ou à base de pigments métalliques, par exemple de l'argent, du cuivre ou du nickel. Selon un mode de réalisation, l'encre conductrice comporte du graphène. L'encre conductrice comportant du graphène peut comporter aussi du pigment métallique.
[0015] L'encre conductrice de la structure va former les électrodes du circuit électronique envisagé. Cette couche pourra donc être dessinée selon le type de produit voulu à la fin, pour réaliser le circuit électrique désiré.
[0016] Selon le procédé, un encrage peut être fait par une méthode de „slot dies“ pour faire une couche électrothermique. Cette encre est une encre comprenant du graphène, préférablement des nano-particules de graphène, par exemple des nanotubes, des nano-fils ou des nano-sphères. Cette couche est utilisée dans des produits qui fonctionnent selon l'effet Joule, par exemple les films chauffants. Selon la forme des électrodes de la couche conductrice et la forme du dessin de la couche électrothermique, des connections électriques peuvent être faites entre ces deux couches.
[0017] Ensuite l'encre, ou les encres, peuvent être séchées dans un procédé qui expose l'encre à des rayons infrarouge. Ceci assure un séchage rapide et efficace.
[0018] Le résultat de ce procédé est une structure multicouche flexible de base, qui peut être utilisée pour réaliser d'autres circuits ou dispositifs électroniques tels des circuits flexibles, des circuits transparents, des batteries, des cellules photovoltaïques ou des films chauffants entre autres.
[0019] Selon le mode de réalisation, la structure peut comporter deux couches de passivation collées entre elles et / ou deux couches de substrat collées entre elles.
Claims (10)
1. Structure multicouche (100), flexible, sensiblement planaire, comportant au moins un ensemble électronique (140), ledit ensemble électronique (140) comprenant:
une couche électrothermique (130) comportant du graphène ; et
au moins un électrode (145) ;
ledit graphène de la couche électrothermique (130) étant en contact électrique avec l'électrode (145) ;
ladite couche électronique (140) étant encapsulée entre un substrat (101) comportant au moins une couche polymérique de substrat (110) et une passivation (102) comportant au moins une couche polymérique de passivation (120).
2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle les électrodes (145) ont un relief leurs donnant au moins une surface en contact avec la couche adhérente correspondante et une pluralité de faces par lesquelles ladite contact électrique entre la couche électrothermique (130) et les électrodes (145) peut se faire, ledit graphène de la couche électrothermique (130) sensiblement épousant ladite pluralité de faces des électrodes.
3. Structure selon l'une quelconque des revendication 1 ou 2, dans lequel le substrat (101) comporte au moins deux couches polymériques de substrat (110, 111) collées par au moins une couche adhérente (198) et / ou la passivation (102) comporte au moins deux couches polymériques de passivation (120, 121) collés par au moins une couche adhérente (198), les couches adhérentes (198) comportant du carbone, du silicium, de l'oxygène et de l'hydrogène.
4. Structure selon la revendication 3, dans laquelle la couche adhérente (198) comporte du polydiméthylsiloxane.
5. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le substrat et / ou la passivation comporte l'une entre : du polyéthylène téréphtalate (PET) ; du polyéthylène (PE) ; du polypropylène (PP) ; du polychlorure de vinyle (PVC) ; du PVC souple (PVC-P) ; du polystyrène (PS) ; du polycarbonate (PC) ; du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ; du polyoxyméthylène (POM) ; du polytéréphtalate d'éthylène (PET); du polyester ; du co-polyester ; du polyétheréthercétone (PEEK) ; du polyamide, notamment le polyamide 6 (PA6), le polyamide 12 (PA12), le polyamide 10, le polyamide 610, le polyamide 66, le polyamide à base de constituants aliphatiques et cycloaliphatiques tels que notamment MACM12 ou le co-polyamide amorphe, de préférence à base de PA12, ou des copolymères ou mélanges de ceux-ci.
6. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le graphène de la couche électrothermique (130) est dans une forme de microparticules de graphène, préférablement dans une forme de nanoparticules de graphène, soit des nanotubes, soit des nano-sphères, soit des nano-fils de graphène.
7. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les électrodes comportent du cuivre, de l'or, de l'argent, du nickel ou de la platine.
8. Procédé de fabrication d'un structure électronique multicouche flexible, comprenant ;
traitement d'une surface d'un film polymérique par un plasma ;
dépôt d'une couche d'encre conductrice sur le film polymérique ;
dépôt d'une couche de matériau électrothermique sur la couche d'encre conductrice ; et
séchage desdits encres.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'encre conductrice comporte du pigment métallique.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, dans lequel le matériau électrothermique est une encre comportant du graphène.
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| CH719598B1 CH719598B1 (fr) | 2024-06-14 |
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2022
- 2022-04-12 CH CH000434/2022A patent/CH719598B1/fr unknown
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