FR3033666B1 - Realisation d'objets electroniques par utilisation combinee de l'impression 3d et de l'impression par jet de matiere - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour fabriquer un objet électronique tridimensionnel, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) fabrication d'une structure tridimensionnelle (200) par impression tridimensionnelle ; b) revêtement de la structure tridimensionnelle (200) par impression à jet d'encre.
Description
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un objet électronique. État de la technique antérieure
Il est connu d'utiliser des métaux pour leurs propriétés électrique. Cependant les métaux supportent mal les conditions de fabrication employées lors de dépôts de couches minces (par exemple : températures élevées, gravures chimiques...) ce qui a pour conséquence une diminution de leurs résistances à la corrosion au cours du temps. De plus, ces procédés sont très onéreux et induisent de forts coûts en termes de production et/ou de temps. En outre, ces procédés génèrent d'importants volumes de déchets dangereux qui peuvent nuire à l'environnement. A titre d'exemple, il est connu du document US 7 112 463 de fabriquer des structures tridimensionnelles, dans lesquelles une cavité est crée par suppression d'une couche sacrificielle. Cette couche sacrificielle est supprimée à l'aide de procédé chimique.
Une alternative à ces procédés est l'utilisation de techniques de dépôt sous vide. Cette dernière consomme une grande quantité d'énergie et procure un résultat de faible résolution.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé selon le type précité comprenant les étapes suivantes : a) fabrication d'une structure tridimensionnelle par impression tridimensionnelle ; b) revêtement de la structure tridimensionnelle par impression à jet d'encre.
Les dispositions selon l'invention permettent le revêtement de la structure tridimensionnelle avec une grande précision sur la surface de la structure tridimensionnelle. De plus, le revêtement de la structure tridimensionnelle se fait à température ambiante.
Selon un mode de réalisation, une étape de réduction de la rugosité de la surface de la structure tridimensionnelle par traitement de surface est comprise entre les étapes a) et b).
Selon un mode de réalisation, l'énergie de surface de la surface de la structure tridimensionnelle est mesurée par goniomètre après l'étape de réduction de la rugosité.
Selon un mode de réalisation, l'énergie de surface de la surface de tridimensionnelle est comprise entre 10 mN/m et 70 mN/m, en particulier entre 20 mN/m et 60 mN/m et notamment entre 30 mN/m et 50 mN/m.
Selon un mode de réalisation, l'énergie de surface de la surface de la structure tridimensionnelle peut être optimisée en exposant la surface de la surface de la structure tridimensionnelle à un traitement plasma.
Selon un mode de réalisation, un post-traitement du revêtement de la structure tridimensionnelle de manière à rendre le revêtement électriquement conducteur intervient après l'étape b).
Selon un mode de réalisation, l'étape de post-traitement du revêtement de la structure tridimensionnelle est une étape de frittage du revêtement de la structure tridimensionnelle par traitement photonique de manière à rendre le revêtement électriquement conducteur intervient après l'étape b).
Selon un mode de réalisation, le revêtement de la structure tridimensionnelle, et notamment le revêtement de la surface de la structure tridimensionnelle, est une couche de superstrat.
Selon un mode de réalisation, la structure tridimensionnelle est une couche de substrat.
Selon un mode de réalisation, une étape de réduction de la rugosité de la surface de la couche de substrat par traitement de surface est comprise entre les étapes a) et b).
Selon un mode de réalisation, une étape de frittage du revêtement par traitement photonique de manière à rendre le revêtement électriquement conducteur intervient après l'étape b).
Selon un mode de réalisation, une étape de frittage de la couche de superstrat par traitement photonique de manière à rendre la couche de superstrat électriquement conductrice intervient après l'étape b).
Selon un mode de réalisation, la fabrication d'une structure tridimensionnelle par impression tridimensionnelle comprend le dépôt d'une couche de substrat selon un motif.
Selon un mode de réalisation, le dépôt de la couche de substrat selon un motif comprend le dépôt couche par couche d'une pluralité de couches de dépôt ; chacune des couches de dépôt comprenant une surface d'ancrage et une surface de réception ; la surface d'ancrage de la couche de dépôt étant en regard de la surface de réception de la couche de dépôt ; chaque dépôt d'une surface d'ancrage d'une couche de dépôt parmi la pluralité de couches de dépôt sur une surface de réception d'une couche de dépôt adjacente parmi la pluralité de couches de dépôt étant suivie d'une solidification de ladite couche de dépôt par polymérisation UV.
Selon un mode de réalisation, le revêtement comprend des particules.
Selon un mode de réalisation, le revêtement comprend des nanoparticules.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut comprendre des nanoparticules d'encre.
Selon un mode de réalisation, le revêtement comprend des nanoparticules configurées pour rendre le revêtement électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation, le revêtement comprend des nanoparticules d'encre configurées pour rendre le revêtement électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être obtenu par impression à jet d'encre sous forme de nanoparticules.
Ainsi le contour du revêtement peut être délimité avec une plus grande précision. De plus, le terme de nanoparticule est conforme à la définition énoncée dans la norme ISO/TS 27687:2008 publiée par l'Organisation internationale de normalisation et signifie un élément dont le diamètre est inférieur à 100 nm.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat comprend des particules.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat comprend des nanoparticules.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut comprendre des nanoparticules d'encre.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat comprend des nanoparticules configurées pour rendre la couche de superstrat électriquement conductrice.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat comprend des nanoparticules d'encre configurées pour rendre la couche de superstrat électriquement conductrice.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être obtenue par impression à jet d'encre sous forme de nanoparticules.
Ainsi le contour de la couche de superstrat peut être délimité avec une plus grande précision. De plus, le terme de nanoparticule est conforme à la définition énoncée dans la norme ISO/TS 27687:2008 publiée par l'Organisation internationale de normalisation et signifie un élément dont le diamètre est inférieur à 100 nm.
Selon un mode de réalisation, les nanoparticules d'encre ont un diamètre compris entre 10 nm et 100 nm.
Ainsi la taille des nanoparticules d'encre peuvent permettre un frittage et/ou un séchage avec un apport d'énergie bien moindre que lorsque les particules d'encre ont une taille moyenne de l'ordre du micromètre. En effet, dans le cas des nanoparticules, l'activité de surface est amplifiée en raison de leur taille qui est de l'ordre du nanomètre. Il en résulte donc une forte attraction entre les nanoparticules, qui tendent à s'agglomérer jusqu'à former une microparticule. Les nanoparticules perdent leur propriété susmentionnée dès lors qu'elles se trouvent sous forme de microparticule.
Selon un mode de réalisation, l'encre peut comprendre une matière électriquement conductrice en suspension dans un liquide.
Ainsi l'encre peut être plus homogène et/ou moins dense en matière électriquement conductrice lors de son impression sur un support.
Selon un mode de réalisation, chaque nanoparticule d'encre peut comprendre un matériau électriquement conducteur et une enveloppe diélectrique.
Selon un mode de réalisation, le matériau électriquement conducteur est disposé à l'intérieur de l'enveloppe diélectrique.
Selon un mode de réalisation, le revêtement est fritté en mettant en contact la matière électriquement conductrice comprise dans les nanoparticules.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat est frittée en mettant en contact la matière électriquement conductrice comprise dans les nanoparticules.
Ainsi après un traitement photonique et/ou thermique, les enveloppes peuvent se dégrader et peuvent mettre une matière électriquement conductrice comprise dans une nanoparticule en contact avec une autre matière électriquement conductrice comprise dans une autre nanoparticule.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut comprendre un traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut comprendre un traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut être sélectif.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut être sélectif.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut comprendre un frittage par laser, un frittage par micro-ondes et/ou échauffement joule.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut comprendre un frittage par laser, un frittage par micro-ondes et/ou échauffement joule.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut comprendre un traitement photonique.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut comprendre un traitement photonique.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut être contrôlé par le nombre de flashes de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut être contrôlé par le nombre de flashes de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut rendre le revêtement électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut rendre la couche de superstrat électriquement conductrice.
Selon un mode de réalisation, le nombre de flashes de lumière peut être compris entre 1 et 49.
Selon un mode de réalisation, le nombre de flashes de lumière peut être compris entre 2 et 30.
Selon un mode de réalisation, le nombre de flashes de lumière peut être compris entre 3 et 25.
Ainsi la résistivité du revêtement et/ou de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être contrôlée selon le nombre de flashes de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut être contrôlé par le rapport cyclique du nombre de flash de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut être contrôlé par le rapport cyclique du nombre de flash de lumière.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut comprendre une période d'éclairement et une période de non éclairement.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut comprendre une période d'éclairement variable et une période de non éclairement constante.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut être compris entre 1% et 4%.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut être compris entre 1% et 3%.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut être compris entre 1% et 2,5%.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut être de 2,5%.
Ainsi la résistivité du revêtement électriquement conducteur et/ou de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être contrôlée selon le rapport cyclique du nombre de flash de lumière.
Selon un mode de réalisation, le rapport cyclique des flashes de lumière peut être compris entre 1% et 4% et le nombre total de flashes peut être compris entre 1 et 49.
Ainsi la résistivité du revêtement électriquement conducteur et/ou de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être contrôlée selon le rapport cyclique du nombre de flash de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut être contrôlé par l'intensité des flashes de lumière.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut être contrôlé par l'intensité des flashes de lumière.
Selon un mode de réalisation, le pic de longueur d'onde des flashes de lumière peut être compris entre 200 nm et 1000 nm.
Selon un mode de réalisation, le pic de longueur d'onde des flashes de lumière peut être compris entre 250 nm et 900 nm.
Selon un mode de réalisation, le pic de longueur d'onde des flashes de lumière peut être compris entre 300 nm et 800 nm.
Ainsi le pic de longueur d'onde permet de fritter la couche de superstrat.
Selon un mode de réalisation, le revêtement doit être fritté à une température inférieure à la température de déformation de la couche de substrat.
Ainsi une température de frittage du revêtement inférieure à celle de la couche de substrat peut permettre d'éviter une déformation de la couche de substrat et par conséquence une augmentation de la rugosité de la surface de réception.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut comprendre une encre.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être une encre.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être une encre solide et/ou une encre liquide.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être obtenu par impression à jet d'encre.
Ainsi une encre permet une répartition homogène sur une surface et permet de délimiter une portion d'une surface sans utilisation de masque comme il peut être utilisé en lithographie.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être configuré pour devenir électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être configuré pour devenir électriquement conducteur après traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être configuré pour devenir électriquement conducteur après frittage.
Selon un mode de réalisation, le frittage du revêtement peut être configuré pour former une couche continue et/ou conductrice électriquement.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut être configuré pour former un circuit.
Ainsi au moins une portion du revêtement peut être électriquement conductrice après application d'un traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, le revêtement est fritté en étant chauffé à une température inférieure à la température de déformation de la couche de substrat.
Selon un mode de réalisation, le revêtement peut comprendre au moins un des matériaux suivants : Ag, Cu, Au, Al, Ca, W, Ru, Rh, Zn, Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Sn, Cr, Pb, C ou un alliage de ces éléments.
Selon un mode de réalisation, la résistivité du revêtement électriquement conducteur peut être comprise entre 10’4Q.m et 10’10Q.m.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être comprise entre 10’5Q.m et 10’9Q.m.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être comprise entre 10’6Q.m et 10’8Q.m.
Ainsi une faible résistivité permet sur un objet de faible taille d'avoir une faible résistance au passage du courant et par conséquent une faible chute en tension.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat doit être frittée à une température inférieure à la température de déformation de la couche de substrat.
Ainsi une température de frittage de la couche de superstrat inférieure à celle de la couche de substrat peut permettre d'éviter une déformation de la couche de substrat et par conséquence une augmentation de la rugosité de la surface de réception.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut comprendre une encre.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être une encre.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être une encre solide et/ou une encre liquide.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être obtenue par impression à jet d'encre.
Ainsi une encre permet une répartition homogène sur une surface et permet de délimiter une portion d'une surface sans utilisation de masque comme il peut être utilisé en lithographie.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être configurée pour devenir électriquement conductrice.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être configurée pour devenir électriquement conductrice après traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être configurée pour devenir électriquement conductrice après frittage.
Selon un mode de réalisation, le frittage de la couche de superstrat peut être configuré pour former une couche continue et/ou conductrice électriquement.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut être configurée pour former un circuit.
Ainsi au moins une portion de la couche de superstrat peut être électriquement conductrice après application d'un traitement photonique et/ou thermique.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat est frittée en étant chauffée à une température inférieure à la température de frittage de la couche de substrat.
Selon un mode de réalisation, la couche de superstrat peut comprendre au moins un des matériaux suivants : Ag, Cu, Au, Al, Ca, W, Ru, Rh, Zn, Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Sn, Cr, Pb, C ou un alliage de ces éléments.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être comprise entre 10’4Q.m et 10’10Q.m.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être comprise entre 10’5Q.m et 10’9Q.m.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice peut être comprise entre 10’6Q.m et 10’8Q.m.
Ainsi une faible résistivité permet sur un objet de faible taille d'avoir une faible résistance au passage du courant et par conséquent une faible chute en tension.
Selon un mode de réalisation, la couche de substrat comprend au moins un des matériaux suivants : polymères, plastique, silicone, céramique et/ou un alliage de ces composants.
Selon un mode de réalisation, la couche de substrat comprend au moins un matériau poreux.
Selon un mode de réalisation, la couche de substrat comprend une multitude de couches de dépôt laminaires déposée couche par couche.
Ainsi une forme libre peut être formée.
Selon un mode de réalisation, la couche de substrat est formée par un traitement. Le traitement photonique et/ou thermique est appliqué à chaque couche de dépôt de sorte à solidifier chaque couche de dépôt déposée.
Chaque couche de dépôt est déposée sous forme liquide. Afin de donner une solidité à la forme formée, un traitement UV est appliqué à chaque couche de dépôt. Sous l'effet du traitement UV, les solvants contenus dans la couche de dépôt s'évaporent et la polymérisation UV du matériau se produit ; induisant la solidification de la couche de substrat.
Selon un mode de réalisation, chaque couche de dépôt comprend un plan transversal et/ou longitudinal de la couche de substrat.
Selon un mode de réalisation, la rugosité arithmétique de la surface de réception de la couche de dépôt est comprise entre 10 nm et 150 nm après le traitement de surface.
Selon un mode de réalisation, la rugosité arithmétique de la surface de réception de la couche de dépôt est comprise entre 25 nm et 125 nm après le traitement de surface.
Selon un mode de réalisation, la rugosité arithmétique de la surface de réception de la couche de dépôt est comprise entre 40nm et lOOnm après le traitement de surface.
Ainsi la continuité du revêtement et/ou de la couche de superstrat est favorisée par le contrôle de la rugosité de la couche de réception déposée. La discontinuité et/ou l'irrégularité d'un motif, c'est-à-dire que le motif serait interrompu à cause d'une rugosité de la surface de réception plus grande que l'épaisseur de la couche de superstrat, peut mener à une forte résistance du revêtement et/ou de la couche de superstrat électriquement conductrice.
Selon un mode de réalisation, la surface de réception de la couche de substrat peut être traitée pour favoriser l'adhésion du revêtement.
Selon un mode de réalisation, la surface de réception de la couche de substrat peut être traitée pour favoriser l'adhésion de la couche de superstrat.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
a) dépôt d'une couche de substrat selon un motif : la couche de substrat comprend le dépôt couche par couche d'une pluralité de couches de dépôt ; chacune des couches de dépôt comprenant une surface d'ancrage et une surface de réception ; la surface d'ancrage de la couche de dépôt étant en regard de la surface de réception de la couche de dépôt ; chaque dépôt d'une surface d'ancrage d'une couche de dépôt parmi la pluralité de couches de dépôt sur une surface de réception d'une couche de dépôt adjacente parmi la pluralité de couches de dépôt étant suivie d'une solidification de ladite couche de dépôt par polymérisation UV b) réduction de la rugosité de la surface de réception de la couche de substrat en regard par traitement de surface ; c) revêtement d'une portion de la surface de réception de la couche de substrat en regard par une couche de superstrat ; d) frittage de la couche de superstrat par traitement photonique de manière à rendre la couche de superstrat électriquement conductrice.
Ainsi une meilleure adhésion de la couche de superstrat à la surface de réception de la couche de dépôt déposée est réalisée. Les dispositions selon l'invention permettent le dépôt sans contact d'une couche de superstrat avec une grande précision sur une surface de réception de la couche de substrat. De plus, l'impression d'une couche de superstrat se fait à température ambiante.
Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une étape de dépôt d'une couche de dépôt ; la figure 2 représente le spectre d'émission de la lampe utilisée pour le recuit photonique du revêtement et/ou de la couche de superstrat ; la figure 3 est une étape de réduction de la rugosité de la surface de réception de la couche de dépôt déposée ; la figure 4 est une étape de traitement de surface de la surface de réception de la couche de dépôt ; la figure 5 est une étape de dépôt de revêtement et/ou de couche de superstrat ; la figure 6 est une représentation d'une nanoparticule d'encre la figure 7 est une photographie d'une couche de superstrat électriquement conductrice après un traitement thermique ; la figure 8 est une photographie d'une couche de superstrat électriquement conductrice après un traitement photonique ; la figure 9 est un graphique représentant la résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice en fonction du nombre de flashes avec différents rapports cycliques ; la figure 10 est une photographie de d'une couche de superstrat électriquement conductrice avant un frittage par traitement thermique et un traitement photonique ; la figure 11 est une photographie de d'une couche de superstrat électriquement conductrice après un frittage par traitement thermique et un traitement photonique.
Description détaillée
Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention.
Une alternative à la fabrication soustractive de dispositif d'électronique peut être la fabrication additive. Ce procédé peut surmonter les désavantages des méthodes conventionnelles. Ce procédé peut permettre la fabrication de dispositif tridimensionnelle par dépôt de couche de dépôt.
Sur la figure 1, le dépôt d'une couche de substrat 200 selon un motif, peut comprendre le dépôt d'au moins une couche de dépôt 201 déposée sur un support.
La couche de dépôt 201 peut comprendre un plan transversal et/ou longitudinal de la couche de substrat 200 et cette dernière peut comprendre une multitude de couches de dépôt 201 laminaires déposée couche par couche. Cette méthode de dépôt peut permettre une plus grande liberté dans les formes qui peuvent être produites. La couche de substrat 200 peut être obtenue par impression à jet d'encre. Une tête d'impression à jet d'encre 220 peut libérer une goutte 204 à une position bien déterminée. Chacune des couches de dépôt 201 peut comprendre une surface d'ancrage 202 et une surface de réception 203. La surface d'ancrage 202 de la couche de dépôt 201 peut être en regard de la surface de réception 203 de la couche de dépôt 201. La surface d'ancrage 202 de la couche de dépôt 201 peut être la surface qui peut se trouver en contact direct avec la surface de réception 203 lors du dépôt de la couche de dépôt 201. Chaque dépôt d'une surface d'ancrage 202 d'une couche de dépôt 201 parmi la pluralité de couches de dépôt 201 sur une surface de réception 203 d'une couche de dépôt 201 adjacente parmi la pluralité de couches de dépôt 201 est suivie d'une solidification de ladite couche de dépôt 201 par polymérisation UV.
Chaque couche de dépôt 201 peut être déposée sous forme visqueuse, plus exactement sous forme liquide. Le traitement photonique et/ou thermique induit l'évaporation des solvants contenus dans la couche de dépôt 201 ainsi que la polymérisation de cette couche.
De plus grâce au dépôt de couche de dépôt 201, il peut être fabriqué des structures tridimensionnelles, dans lesquelles une cavité peut être créée sans avoir à utiliser une gravure humide, par exemple, pour supprimer une couche sacrificielle. Les couches sacrificielles peuvent être généralement supprimées à l'aide de procédé chimique mettant en jeux des produits chimiques dangereux.
La couche de substrat 200 peut comprendre au moins un des matériaux suivants : polymère, plastique, silicone, céramique et/ou un alliage de ces composants. Dans certains cas, la couche de substrat 200 peut comprendre un matériau poreux, c'est-à-dire qui peut être perméable à l'air ou comme il être observé sur la figure 1, la couche de substrat 200 peut comprendre des interstices 210 qui peuvent laisser passer l'air.
Une lampe Ultraviolet, dont la longueur d'onde de la lumière est comprise entre 100 nm et 380 nm, peut être utilisée lors d'une étape de traitement photonique de la couche de dépôt 201 déposée.
La figure 2 représente le spectre d'émission d'une lampe Xénon utilisée pour le recuit photonique du revêtement et/ou de la couche de superstrat. Après application d'un traitement photonique et/ou thermique, la surface de réception 203 de la couche de dépôt 201 peut présenter une rugosité plus ou moins prononcée mesurée par profilomètrie optique. La rugosité peut être exprimée sous forme de rugosité arithmétique. Celle-ci peut correspondre à la moyenne des valeurs absolues des écarts entre le profil et une ligne moyenne de ce profil. En effet, l'état de surface de la surface de réception de la couche de substrat en regard peut être une contrainte au revêtement d'une portion de la surface de réception de la couche de substrat en regard par une couche de superstrat, c'est pourquoi l'état de surface de la surface de réception de la couche de substrat en regard est analysée. Sur la figure 3, la surface de réception 203 de la couche de substrat 200 peut subir un traitement de surface afin de pouvoir réduire la rugosité de la surface de réception 203 de la couche de substrat 200 en regard. La rugosité arithmétique de la surface de réception 203 de la couche de dépôt 201 peut être comprise entre 1 micromètre et 2 micromètres avant le traitement de surface. Une fois le traitement de surface effectué, la rugosité de surface sera réduite et est comprise entre 100 nm et 200 nm.
La continuité de la couche de superstrat 300 déposée, dans la prochaine étape, peut être favorisée par le contrôle de la rugosité de la couche de réception 203 de la couche de dépôt 201 déposée. La discontinuité et/ou l'irrégularité d'un motif, c'est-à-dire le fait que le motif soit interrompu à cause d'une rugosité de la surface de réception 203 de la couche de dépôt 201 déposée plus grande que l'épaisseur de la couche de superstrat 300, peut mener à une forte résistance de la couche de superstrat 300.
Sur la figure 4, la surface de réception 203 de la couche de substrat 200 peut être traitée afin de favoriser l'adhésion de la couche de superstrat 300. L'énergie de surface de la surface de réception 203 mesurée est comprise entre 10 mN/m et 70 mN/m, en particulier entre 20 mN/m et 60 mN/m et notamment entre 30 mN/m et 50 mN/m. Cette mesure peut être effectuée à l'aide d'un goniomètre. L'énergie de surface, pour une valeur de 40mN/m par exemple, doit être suffisante pour garantir l'adhésion de la couche de superstrat 300 sur la surface de la couche de substrat 200. En l'espèce, l'énergie de surface peut être optimisée en exposant la surface de la couche de substrat 300 à un traitement plasma.
Sur la figure 5, une portion de la surface de réception 203 de la couche de substrat 200 en regard peut être recouverte d'une couche de superstrat 300, afin de rendre la couche de substrat 200 conductrice.
La couche de superstrat 300 peut être obtenue par impression à jet d'encre. Une tête d'impression à jet d'encre 320 peut éjecter à une position précise une goutte d'encre (constituée de nanoparticules). Ainsi, le dépôt sans contact de nanoparticules d'encre 304 d'un motif complexe peut être effectué avec une grande rapidité et/ou avec une grande précision sur une large portion d'une couche de réception 203 de la couche de substrat 200 en regard. De plus, l'impression de nanoparticules d'encre 304 peut se faire à température ambiante ce qui peut permettre d'éviter toute application de chaleur qui pourrait déformer la surface de réception 203 de la couche de substrat 200. L'utilisation d'une technique d'impression à jet d'encre peut être effectuée. En outre, l'impression à jet d'encre peut ne pas impliquer la gestion d'une enceinte sous vide et/ou d'une salle blanche, ce qui peut réduire considérablement les coûts de production.
De plus le dépôt d'une encre peut permettre une répartition homogène sur la surface de réception 203 de la couche de substrat 200 en regard et peut permettre de délimiter une portion de la surface de réception 203 sans utilisation de masque comme il peut être utilisé en lithographie.
La couche de superstrat 300 peut être configurée pour devenir électriquement conductrice. Chaque nanoparticule d'encre 340 peut comprendre un matériau électriquement conducteur 341 et d'une enveloppe diélectrique 342, comme il peut être observé sur la figure 7. Le matériau électriquement conducteur 341 peut être enveloppé dans une enveloppe diélectrique 342 en matière polymère. Les nanoparticules d'encre peuvent avoir un diamètre compris entre 10 nm et 100 nm. La taille des nanoparticules d'encre conductrice 340 peuvent permettre un frittage et/ou un séchage avec un apport d'énergie bien moindre que lorsque les particules d'encre 340 ont une taille moyenne de l'ordre du micromètre. En effet, dans le cas des nanoparticules, l'activité de surface peut être amplifiée en raison de leur taille, qui est de l'ordre du nanomètre. Il peut en résulter donc une forte attraction entre les nanoparticules, qui peuvent s'agglomérer jusqu'à former une microparticule. Les nanoparticules peuvent perdre leur propriété susmentionnée dès lors qu'elles se trouvent sous forme de microparticule.
De plus, la couche de superstrat 300, une fois déposée, un frittage photonique peut amorcer la cohésion des nanoparticules d'encre 340 et peut améliorer le contact électrique entre les particules.
Le frittage de la couche de superstrat 300 peut comprendre un frittage par laser, un frittage par micro-ondes, par échauffement joule afin de solidifier une portion de la couche de superstrat 300.
Le frittage de la couche de superstrat 300 peut comprendre un frittage classique par four. À la couche de superstrat 300 peut être appliqué un traitement photonique et/ou thermique de manière à la rendre électriquement conductrice. Ainsi après un traitement photonique et/ou thermique, les enveloppes des nanoparticules 342 peuvent se dégrader et peuvent mettre en contact une matière électriquement conductrice 341 comprise dans une nanoparticule 340 avec autre une matière électriquement conductrice 341 comprise dans une autre nanoparticule 340. La matière électriquement conductrice peut comprendre par exemple un des éléments suivant : Ag, Cu, Au, Al, Ca, W, Ru, Rh, Zn, Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Sn, Cr, Pb, C ou d'un alliage de ces éléments.
La couche de substrat 200 peut avoir une faible température de déformation et par conséquent l'application d'un frittage par traitement thermique à forte température de la couche de superstrat 300 peut causer une forte déformation de la couche de substrat 200, en l'occurrence de la surface de réception 203 de la couche de substrat 200. Cette déformation peut se traduire par une rugosité prononcée comme il peut être observé sur la figure 7. Afin d'éviter une déformation de la couche de substrat 200 un recuit photonique de la couche de superstrat 300 peut être utilisé au lieu d'un recuit thermique.
Sur la figure 8, le frittage, par traitement photonique, de la couche de superstrat 300 peut déformer légèrement la couche de substrat 200 lors de la solidification de la couche de superstrat 300. En effet, la déformation de la couche de substrat 200, c'est-à-dire l'augmentation de la rugosité de la surface de réception 203, ne peut pas être trop importante, sinon la couche de superstrat 300 ne pourra pas posséder une faible résistivité. Or une faible résistivité peut permettre sur un objet de faible taille d'avoir une faible résistance en courant et par conséquent une faible chute en tension, lorsque la couche de superstrat 300 peut former un circuit
Sur la figure 9, le graphique représente la résistivité de la couche de superstrat 300 en fonction du nombre de flashes avec différents rapports cycliques. La résistivité de la couche de superstrat 300, après dépôt, est supérieure à 2000 mQ/n. Différentes expériences ont été menées sur la diminution de la résistivité de la couche de superstrat 300 en fonction du nombre de flash de lumière et de leurs durées.
Dans une première expérience, le rapport cyclique de la durée de la lumière est fixé à environ 1,5%. Comme il peut être observé sur la figure 8, la résistivité de la couche de superstrat 300 est supérieure à 1500 mQ/n pour un nombre de flashes de 5. Cette résistivité décroît faiblement avec le nombre de flashes appliqué à la surface en regard de la couche de superstrat 300. Après 15 flashes de lumière, la résistivité de la couche de superstrat 300 est supérieure à 500 mQ/n. La résistivité de la couche de superstrat 300 est inférieure à 100 mQ/n après une quarantaine de flashes de lumière.
Dans une deuxième expérience, le rapport cyclique de la durée de la lumière est fixé à environ 2,0%. La résistivité de la couche de superstrat 300 est nettement inférieure à 1500 mQ/n pour un nombre de flashes de 5. Cette résistivité décroît notablement avec le nombre de flashes appliqué à la surface de superstrat en regard. Après 15 flashes de lumière, la résistivité de la couche de superstrat 300 est d'environ 200 mQ/n. La résistivité de la couche de superstrat 300 arrive à une valeur inférieure à 100 mQ/n après plus d'une vingtaine de flashes de lumière.
Dans une troisième expérience, le rapport cyclique de la durée de la lumière a été augmenté de 25% par rapport à la deuxième expérience. La résistivité de la couche de superstrat 300 diminue drastiquement avec le nombre de flashes de lumière. Après 5 flashes de lumières, la résistivité de la couche de superstrat 300 est d'environ 500 mQ/n. Cette résistivité décroît de prés de 90% après seulement 15 flashes de lumière et vaut environ 50 mQ/n. La résistivité de la couche de superstrat 300 arrive à une valeur nettement inférieure à 10 mQ/n après seulement une vingtaine de flashes de lumière.
Cette diminution de la résistivité de la couche de superstrat 300 est mise en lumière par la figure 10 et par la figure 11. En effet, l'exposition à la lumière des nanoparticules 340 peut permettre de mettre en contact le cœur des nanoparticules 341, c'est-à-dire la matière électriquement conductrice comprise dans l'enveloppe 342. La matière électriquement conductrice 341 peut comprendre par exemple un des éléments suivant : Ag, Cu, Au, Al, Ca, W, Ru, Rh, Zn, Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Sn, Cr, Pb, C ou d'un alliage de ces éléments.
La résistivité de la couche de superstrat électriquement conductrice 350 peut être comprise entre 10"4 Q.m et 1010 Q.m.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour fabriquer un objet électronique tridimensionnel, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) fabrication d'une structure tridimensionnelle (200) par impression tridimensionnelle ; b) revêtement de la structure tridimensionnelle (200) par impression à jet d'encre caractérisé en ce que le revêtement (300) est obtenu par impression à jet d'encre sous forme de nanoparticules (340) ayant un diamètre compris entre 10 nm et 100 nm..
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un post-traitement du revêtement de la structure tridimensionnelle (200) de manière à rendre le revêtement électriquement conducteur (310) intervient après l'étape b).
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de post traitement du revêtement de la structure tridimensionnelle (300) est une étape de frittage du revêtement d'une structure tridimensionnelle (300) par traitement photonique de manière à rendre le revêtement électriquement conducteur (310) intervient après l'étape b).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (300) comprend des nanoparticules (340) configurée pour rendre le revêtement électriquement conducteur (310).
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque nanoparticule (340) comprend un matériau électriquement conducteur (341) à l'intérieur d'une enveloppe diélectrique (342).
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe des nanoparticules (342) comprend une matière en polymère.
- 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la structure tridimensionnelle (200) fournie à l'étape a) de la revendication 1 comprend une multitude de couches de dépôt (201) laminaires déposée couche par couche.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement électriquement conducteur (310) est formée à partir d'au moins un des matériaux suivants : Ag, Cu, Au, Al, Ca, W, Ru, Rh, Zn, Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Sn, Cr, Pb, C ou un alliage de ces composants.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure tridimensionnelle (200) fournie à l'étape a) de la revendication 1 est formée par un traitement photonique appliqué à chaque couche de dépôt (201) de sorte à solidifier chaque couche de dépôt (201) déposée.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement photonique de la couche de superstrat (300) comprend des flashes de lumière.
- 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pic de longueur d'onde du traitement photonique est compris entre 200 nm et 1000 nm.
- 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport cyclique des flashes de lumière du traitement photonique est compris entre 1% et 4%.
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