FR2962623A1 - Procede de fabrication d'un composant electrique ou electronique ayant une structure imprimee - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication d'un composant électrique ou électronique (1) ayant une première structure imprimée (3), procédé comprenant les étapes suivantes : - utiliser un substrat (2), - imprimer une première structure (3) sur le substrat (2) par le procédé par jet, la première structure imprimée (3) ayant au moins un premier coin (5), - imprimer une seconde structure (4) par le procédé par jet en partant du premier coin (5) de la première structure (3) jusqu'à un point final situé en-dehors de la première structure (3), * de façon que la seconde structure (4) soit en contact avec la première structure (3), et * on effectue cette impression aussi longtemps que la matière de la première structure (3) qui doit entrer en contact avec la seconde structure, est au moins en partie dans un état liquide, et - on relie électriquement la première structure (3) et/ou la seconde structure (4).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un composant électrique ou électronique ayant une première structure imprimée sur un substrat. Cette première structure est mise en contact avec une seconde structure en ce que la seconde structure est imprimée pour la première structure par un procédé par jet. L'invention a également pour objet un composant résultant du procédé de l'invention.

Etat de la technique La réalisation de composants électriques ou électroniques par un procédé par jet, permet de bénéficier d'avantages de coût. En outre, cette technique permet également de fabriquer et d'utiliser des composants semi-conducteurs en polymère.

L'inconvénient d'un tel procédé par jet est que la couche obtenue par l'opération d'impression, présente des surfaces et des arêtes irrégulières à cause du fusionnement ou des bavures du matériau. Le document DE 103 15 963 Al décrit un exemple de procédé et de dispositif pour appliquer une couche absorbant l'infrarouge sur des capteurs thermiques micromécaniques ; ce dispositif se compose d'une couche absorbant l'infrarouge sur un capteur de température. Le coeur de cette invention est que la couche absorbant l'infrarouge comporte au moins un point projeté par un procédé à jet d'encre. L'expression "point" désigne, dans ce contexte, un point étalé dans l'espace. Il peut s'agir d'une goutte ou d'une goutte séchée. Toutefois, ce document ne décrit pas un procédé pour imprimer une première et une seconde structure chaque fois par un procédé par jet et qui sont mises en contact l'une avec l'autre, le matériau de contact étant au moins en partie à l'état fluide. Cela serait souhaitable pour obtenir un plus grand nombre de composants ayant des arêtes vives et une surface supérieure plane.35

2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un composant électrique ou électronique ayant une première structure imprimée, procédé comprenant les étapes suivantes : - utiliser un substrat, - imprimer une première structure sur le substrat par un procédé par jet, la première structure imprimée ayant au moins un premier coin, - imprimer une seconde structure par le procédé par jet en partant du premier coin de la première structure jusqu'à un point final situé en- dehors de la première structure, * de façon que la seconde structure soit en contact avec la première structure, et * on effectue cette impression aussi longtemps que la matière de la première structure qui doit entrer en contact avec la seconde structure, est au moins en partie dans un état liquide, et - on relie électriquement la première structure et/ ou la seconde structure. Un avantage du procédé de l'invention est de permettre de fabriquer des structures planes qui auront des contours nets précis pour les détails et permettant d'utiliser le procédé de dosage par jet existant. Ce procédé par jet sans contact est, dans son principe, analogue à un procédé d'impression par jet d'encre. Cela permet d'appliquer des matériaux très différents sans procéder à un examen compliqué des caractéristiques du substrat destiné à recevoir l'impression. On peut ainsi éviter la fusion gênante de la structure et qui serait provoquée pendant l'opération d'impression par la tension superficielle. Le procédé selon l'invention a en outre l'avantage de permettre de réaliser un composant de faible hauteur qui s'obtient par une première structure autonivelée. L'impression de la seconde structure sur la première structure évite que la matière ne fusionne au milieu de la première structure. En modifiant la structure de contact, on commande de manière simple la diffusion et ainsi la rugosité de la surface et le fusionnement. La matière imprimée dispose ainsi de plus

3 de surface sur le substrat, si bien que la matière se répartit mieux. Il est également avantageux que les structures imprimées sur le substrat, présentent des arêtes vives et une surface supérieure plane. Des composants électriques ou électroniques appropriés sont par exemple des circuits intégrés (IC), des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC), des systèmes micromécaniques (MEMS). La première étape du procédé de l'invention consiste à utiliser un substrat. Comme substrat, on peut envisager des supports céramiques, des supports en polymère ou des plaques de circuit. On peut également utiliser des substrats en silicium. Dans ce procédé, on peut utiliser le substrat comme élément de base pour une technique en lots. Une autre étape du procédé selon l'invention, est l'impression d'une première structure sur le substrat par le procédé par jet ; la première structure imprimée comporte au moins un premier coin. La matière utilisée pour imprimer la première structure sur le substrat aura une fluidité et pourra se transformer en une matière solide après l'impression. Le solvant s'échappe alors et/ou il y a une réticulation. La matière est conçue pour que l'interaction avec le substrat permette de mouiller la surface respective pour obtenir une première structure définie. De manière préférentielle, on pourra utiliser un procédé d'impression par jet d'encre ou un procédé par jet d'aérosol. La première structure comporte ainsi au moins un premier coin. Le coin est un point où les lignes limites de la première structure se rejoignent ; le coin est l'emplacement de plus grande courbure de la première structure. La première structure est à l'état fluide juste après l'opération d'impression pour, de préférence, se solidifier ultérieurement. Le procédé par jet pourra s'appliquer notamment avec une imprimante dite "DOD" (goutte à la demande) ou d'une imprimante à jet d'encre en continu. Ces imprimantes sont connues selon l'état de la technique. Ensuite, on imprime une seconde structure par le procédé par jet à partir d'un premier coin de la première structure jusqu'à un point final situé à l'extérieur de la première structure. Après

4 l'impression de la première structure, l'opération d'impression peut commencer à partir d'un coin de cette structure et on imprime la seconde structure sur le substrat. Après son impression sur le substrat, la seconde structure pourra partir en ligne droite de la première structure. Le point final désigne l'emplacement auquel se termine l'opération d'impression ; ce point peut se situer dans le même plan que le coin. L'opération d'impression est effectuée pour que la seconde structure touche la première structure. Le contact signifie que la première et la seconde structure n'ont pas de surface limite. On effectue cette impression aussi longtemps que la matière de la première structure qui doit entrer en contact avec la seconde structure, est au moins en partie dans un état liquide ; cette solution a l'avantage que la matière de la première structure peut fusionner dans la seconde structure. Comme dernière étape, on a le contact électrique entre la première structure et/ou la seconde structure. Le contact électrique entre les structures, peut se faire à l'aide de points de contact ou de patins de branchement, prévus à cet effet. Cela permet de réaliser une combinaison. La combinaison peut comporter le substrat et les structures imprimées sur le substrat. On peut également envisager une réalisation dans laquelle les structures imprimées sont séparées du substrat. Le branchement électrique peut se faire notamment par l'impression d'autres lignes de contact après le séchage de la première et/ou de la seconde structure. La mise en contact de la structure réalisée, se fait d'une manière particulièrement préférentielle par la mise en contact à l'aide d'encres conductrices qui réalisent le contact avec un patin déjà existant par impression par-dessus celui-ci. Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, la seconde structure est une structure linéaire. Une structure linéaire est une structure dont la longueur est plus grande que la largeur. La structure linéaire peut être rectiligne ou courbe. La structure linéaire offre l'avantage qu'un effet capillaire ou qu'un effet reposant sur l'effet capillaire, accentuent la répartition de la matière de la première structure. Selon un autre développement du procédé de l'invention, la première structure est un polygone et au moins deux coins du polygone sont mis en contact avec une propre seconde structure. Un polygone peut être une surface ayant au moins deux coins, les coins 5 étant des points correspondant à la plus forte courbure. De même, un polygone peut avoir un nombre infini de coins, ce qui donne une structure arrondie. Cela permet d'adapter la première structure en fonction des conditions imposées au procédé de fabrication. Comme les coins reçoivent chaque fois une seconde structure propre, la forme respective de la seconde structure pourra se distinguer des autres. Cela permet d'adapter la première et la seconde structure au substrat respectif. Selon un autre développement du procédé de l'invention, lors de la mise en contact d'un second coin de la première structure avec une seconde structure, le second coin de la première structure se trouve en regard du premier coin déjà mis en contact. Si la première structure possède plus de deux coins, par exemple quatre ou plus, il est avantageux qu'à l'impression de la seconde structure, on imprime les coins pour qu'ils possèdent la plus grande distance entre eux. Dans le cas d'une première structure avec quatre coins, cela est fait par exemple par une opération d'impression croisée de la seconde structure. A la fin de l'opération d'impression d'une seconde structure imprimée d'abord, l'autre opération d'impression de la seconde structure suivante, se fera par rapport à la seconde structure imprimée en premier. Cette solution a l'avantage que la forme de la première structure aura des arêtes plus vives et une surface supérieure plus plane. Selon un autre développement du procédé de l'invention, avant d'imprimer la première structure, on imprime une troisième structure et on imprime la seconde structure en combinaison en partant d'un coin de la première structure vers la troisième structure. L'impression d'une troisième structure a l'avantage d'absorber la matière en excédent de la première structure à l'aide de la troisième structure. La matière de la première structure fusionne par la seconde

6 structure dans la troisième structure et en particulier la troisième structure pourra être mise en contact électrique. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, l'épaisseur de la couche de la première structure se situe dans une plage comprise entre ? 10 nm et 500 nm. L'épaisseur de la couche peut également se situer dans une plage ? 25 nm et 300 nm, et d'une manière particulièrement préférentielle, dans une plage - 50 nm et 500 nm. De telles épaisseurs de couche, faibles, permettent de fabriquer rapidement et de manière économique, des composants minces correspondants. Selon un autre développement du procédé de l'invention, le rapport longueur/largeur de la première structure est tel que - 1:1 et 5:1 et notamment ? 1:1 et 3:1, et d'une manière particulièrement préférentielle ? 1:1 et 2:1.

Le rapport longueur/largeur de la seconde structure est tel que ? 1:1 et 5:1, en particulier ? 1:1 et 3:1, et d'une manière particulièrement préférentielle ? 1:1 et 2:1 ; le rapport longueur/ largeur de la troisième structure est tel que ? 1:1 et 5:1, notamment ? 1:1 et 3:1, et d'une manière particulièrement préférentielle ? 1:1 et 2:1. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, on imprime avec un agent d'impression sous forme liquide et l'agent d'impression contient un pourcentage pondéral de charge - 20 % et 80 %, un pourcentage pondéral en solvant ? 20 % et 80 %, et un adhésif en pourcentage pondéral ? 20 % et 80 %, ainsi que des agents auxiliaires, la somme des parties pondérales étant 100 % en poids. La charge est choisie dans le groupe comprenant Ag, Cu, Al, Au, Pt, C et/ou des nanotubes de carbone (CNT), le solvant est choisi dans le groupe comprenant alcool, cétone, glycol, eau, éther, dérivé de benzol et/ou ester d'acide carbonique, les adhésifs sont choisis dans le groupe comprenant époxyde, silicone, acrylate, ester et/ou uréthane, les agents auxiliaires sont choisis dans le groupe comprenant les agents antimousse, les agents de dispersion, les savons métalliques organiques de Co, Mn, Zr, Ca, les fongicides et/ou les antioxydants.

7 En outre, l'agent d'impression peut se choisir comme dispersion contenant des micro ou nanoparticules métalliques. De façon préférentielle, on élimine le solvant de l'agent d'impression et dans le cas d'un agent d'impression qui durcit sous l'effet des rayons UV ou sous l'effet de la chaleur, il n'est pas indispensable d'utiliser un solvant. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir un système d'impression précisément adapté et on peut utiliser des systèmes d'impression du commerce, ce qui simplifie le procédé. L'invention a également pour objet, un composant électrique ou électronique résultant du procédé de l'invention tel que décrit ci-dessus. Le composant comporte une première structure en contact avec au moins une seconde structure et en contact électrique avec le composant. Le composant réalisé selon le procédé de l'invention, peut être séparé du substrat à la fin du procédé pour obtenir un composant permettant un contact électrique et ce composant d'une première structure et d'une seconde structure. En particulier, on peut obtenir un composant à contact électrique comprenant la première, la seconde et la troisième structure. Ce composant présente avantageusement une surface plane avec des contours nets, précis dans le détail. Selon un développement du composant de l'invention, le composant est un circuit intégré, un circuit dédié spécifiquement à une application, un système micromécanique, un composant passif, un composant solaire, un module multichip, une batterie plate, un capteur, un transistor à effet de champ organique, une photodiode organique, une cellule photovoltaïque organique, un élément de mémoire ou un système d'affichage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de composants et de procédés de réalisation de composants selon l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'un composant selon l'invention, - la figure 2 est une vue d'un autre composant selon l'invention, - la figure 3 est une vue d'un autre composant selon l'invention, - la figure 4 décrit une étape du procédé de l'invention,

8 - la figure 5 montre une autre étape du procédé de l'invention, - la figure 6 montre le composant selon l'invention. Description de modes de réalisation du procédé et du composant selon l'invention La figure 1 montre un composant 1 selon la présente invention avec une première structure 3 sur le substrat 2 d'où partent huit autres secondes structures 4 en contact avec la première structure 3. La figure montre l'état à la fin de l'application du procédé de l'invention. Partant d'un carré comme première structure 3, on a imprimé au niveau des coins, les secondes structures linéaires 4 de façon à produire un échange de matière ou une fusion entre la première structure 3 et les secondes structures 4 avant la prise. L'opération d'impression a été effectuée pour qu'au contact d'un second coin 6 de la première structure 3 avec une seconde structure 4, les coins 6 de la première structure 3 se trouvent en regard du premier coin 5 déjà mis en contact. Les huit secondes structures 4, fusionnent en ligne droite avec le substrat 2 et on a chaque fois deux secondes structures 4 faisant entre elles un angle de 90° qui se rencontrent dans la zone de contact de la première structure 3.

La figure 2 montre un composant 1 selon l'invention dans lequel, la première structure 3 sur le substrat 2 comporte en tout quatre secondes structures 4 ; les secondes structures 4 s'éloignent en ligne droite suivant un angle de 135° par rapport aux lignes correspondant aux côtés de la première structure 3. La figure montre la situation à la fin du procédé de fabrication. Pour cela, partant également d'un quadrangle comme première structure 3, on imprime au niveau des coins, les secondes structures linéaires 4 pour avoir un échange de matière ou une fusion entre la première structure 3 et les secondes structures 4, avant la prise. Les secondes structures 4 ont été imprimées selon le procédé de l'invention en partant de la première structure 3 sur le substrat 2 pour que les coins de la première structure 3 soient respectivement au contact avec une seconde structure 4 qui est propre. La figure 3 montre un composant 1 selon le procédé de l'invention dans lequel une première structure 3 est reliée à deux

9 troisièmes structures 7 par plusieurs secondes structures 4. Avant d'imprimer la première structure 3, carrée, on a imprimé les troisièmes structures 7 de sorte que partant de la première structure 3 à partir des coins, on a imprimé les secondes structures 4, linéaires, vers la troisième structure 7 pour produire un échange de matière ou une fusion entre la première structure 3 et la troisième structure 7, avant la prise. La première structure 3 est un carré et les troisièmes structures 7 sont des disques circulaires. Dans le présent exemple, les secondes structures 4 ne sont pas rectilignes à partir de la première structure 3 vers les troisièmes structures 7, mais présentent un coude. La figure 4 montre une étape au début de l'application du procédé de l'invention : sur le substrat 2, on a imprimé deux troisièmes structures 7 par le procédé par jet. On remarque la troisième structure 7 respective après l'opération d'impression. Dans ce mode de réalisation, la troisième structure 7 est carrée. La figure 5 montre le résultat d'une variante de l'étape de procédé qui fait suite à la situation de la figure 4. Une première structure 3 a été imprimée. La première structure 3 de cet exemple de réalisation du procédé de l'invention, se situe entre les deux troisièmes structures 7 sur le substrat 2. La figure 6 montre le résultat d'une variante de l'étape de procédé suivante, à partir de l'état de la figure 5. Cette figure illustre l'état à la fin de l'impression ; les troisièmes structures 7 ont été reliées chaque fois à la première structure 3 par l'intermédiaire des secondes structures 4. Partant de la figure 5 et des premiers coins 5 de la première structure 3, on a imprimé la seconde structure 4 comme liaison entre la première structure 3 et la troisième structure 7. Ensuite, on a relié le second coin 6 de la première structure 3 en regard du premier coin 5 avec la seconde structure 4. Les autres secondes structures 4 ont été ensuite imprimées à partir de la première structure 3 vers les troisièmes structures 7. On obtient ainsi un composant 1 selon l'invention.35

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de fabrication d'un composant électrique ou électronique (1) ayant une première structure imprimée (3), procédé comprenant les étapes suivantes : - utiliser un substrat (2), - imprimer une première structure (3) sur le substrat (2) par le procédé par jet, la première structure imprimée (3) ayant au moins un premier coin (5), - imprimer une seconde structure (4) par le procédé par jet en partant du premier coin (5) de la première structure (3) jusqu'à un point final situé en-dehors de la première structure (3), * de façon que la seconde structure (4) soit en contact avec la première structure (3), et * on effectue cette impression aussi longtemps que la matière de la première structure (3) qui doit entrer en contact avec la seconde structure (4), est au moins en partie dans un état liquide, et - on relie électriquement la première structure (3) et/ou la seconde structure (4). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde structure (4) est une structure linéaire. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première structure (3) est un polygone et comporte au moins deux coins mis en contact avec une seconde structure (4), propre. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lors de la mise en contact d'un second coin (6) de la première structure (3) avec une seconde structure (4), le second coin (6) de la première structure (3), est en face du premier coin (5) déjà mis en contact.35 12 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' avant d'imprimer la première structure (3), on imprime une troisième structure (7), et - on imprime la seconde structure (4) comme liaison partant d'un coin de la première structure (3), vers la troisième structure (7). 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de la première structure (3), se situe dans une plage comprise entre ? 10 nm et 300 nm. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport longueur/largeur de la première structure (3), est 1:1 et 5:1, le rapport longueur/largeur de la seconde structure (4), est 1:1 et 5:1, et le rapport longueur/largeur de la troisième structure (7), est ? 1:1 et 5:1. - un pourcentage pondéral de charge ? 20 et 80, - un pourcentage pondéral de solvant ? 20 et 80, et - un pourcentage pondéral d'agent adhésif et d'agent auxiliaire 20 et 80, - la somme des pourcentages pondéraux est 100% du poids. 9°) Composant électrique ou électronique (1) obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ayant une première structure (3), 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'impression, on utilise un agent d'impression à l'état liquide, et 25 l'agent d'impression contient : 30 13 la première structure (3) étant en contact avec au moins une seconde structure (4) et le composant (1) est branché électriquement. 10°) composant (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le composant (1) a un circuit intégré spécifique à une application, un système micromécanique, un composant passif, un élément solaire, un module multichip, une batterie plate, un capteur, un transistor à effet de champ organique, une photodiode organique, une cellule photovoltaïque organique, un élément de mémoire ou un système d'affichage.15