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Vous êtes ici : Accueil > La technique > Procédés > Rapport d'activité scientifique du LGP2 > Science et techniques graphiques > Développement d’encre jet d’encre pour l’électronique imprimée           Révision : 05 juillet 2011
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(Mai 2011)
 
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IV - Science et Techniques Graphiques

IV - 3 - Développement d’encre jet d’encre pour l’électronique imprimée

Dans l'industrie de l'électronique, la conception de motifs conducteurs est un axe primordial. Les méthodes traditionnelles de fabrication telles que l’électrolyse, les procédés de gravures ou encore la lithographie prennent non seulement beaucoup de temps mais produisent également de grandes quantités de déchets. Pour ces raisons, le développement de techniques de fabrication peu coûteuses et rapides de motifs conducteurs (destinés aux technologies des écrans, des cellules solaires, de l’électronique souple, etc.) attire de plus en plus d’attention. Une alternative possible réside dans le développement d’encres conductrices adaptées au procédé jet d’encre afin d’imprimer un motif conducteur en une unique étape.

Ainsi, des encres conductrices aqueuses qui combinent la malléabilité des polymères conducteurs à la haute conductivité des nanotubes de carbone (NTCs) ont été formulées. Dans cette configuration, le polymère conducteur joue le rôle de liant afin de garantir l’adhésion des NTCs sur le support et accroît la circulation des charges électriques au sein du réseau de NTCs. Concernant la formulation de l’encre, celle-ci doit présenter des propriétés physico-chimiques strictes correspondant aux besoins du jet d’encre (faible viscosité, tension superficielle ~ 35 mN/m). Des suspensions de NTCs homogènes et stables ont été obtenues grâce à l’utilisation de techniques de dispersion efficaces (ultrasons, centrifugation) et ont été mélangées avec les suspensions de polymère conducteur. Des essais ont été réalisés pour déterminer quel type d’encre conduit aux performances électriques les plus élevées. La résistance surfacique la plus faible obtenue est de 225 Ω/sq sur un film polymère. La Figure 1 illustre la morphologie des films imprimés. Une haute qualité d’impression a été observée et des chemins de conduction ont pu être mis en évidence.

Morphology of a printed conductive film by optical and scanning electron microscopy
Figure 1 - Morphology of a printed conductive film by optical and scanning electron microscopy

Afin de déterminer les supports les plus aptes à recevoir une encre conductrice, différents supports papier ont été testés. Cette étude a montré que la rugosité, la perméabilité ainsi que l’énergie de surface sont des paramètres cruciaux. Pour minimiser l’impact des irrégularités présentes en surface sur la conductivité, des papiers spéciaux très lisses et fermés ont été sélectionnés. Un film polymère (Polyéthylène Téréphtalate) a également été testé en tant que référence.

La Figure 2 montre les variations de la tension par rapport au courant des dépôts imprimés sur différents supports. Chaque courbe peut être assimilée à une droite dont la pente correspond à la résistance surfacique (U = R.I). Plus cette résistance est faible (c'est-à-dire la pente), plus la conductivité est élevée. Le film polymère fournit les meilleurs résultats en terme de conductivité. Ce résultat était prévisible car la surface du film permet la formation d’un film conducteur très homogène. Pour les supports papier, les irrégularités de surface perturbent la conduction de manière significative. Toutefois, les résultats obtenus avec la superposition de plusieurs motifs imprimés ont conduit à une diminution importante de la résistance quel que soit le support utilisé.

Variations of voltage with current intensity, 
   for the conductive film on the different studied substrates
Figure 2 - Variations of voltage with current intensity, for the conductive film
on the different studied substrates
 
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