Aujourd'hui, en électronique, il existe deux approches principales pour construire des circuits :la rigide (circuits en silicium) et la nouvelle, plus attrayant, flexible à base de papier et de substrats polymères pouvant être combinés à l'impression 3D. À ce jour, les puces sont utilisées pour atteindre les performances électriques fiables et élevées nécessaires à des fonctions spécialisées sophistiquées. Cependant, pour les systèmes plus complexes tels que les ordinateurs ou les téléphones portables, les puces doivent être collées ensemble. Une équipe de chercheurs espagnols de l'Université de Barcelone a démontré une nouvelle technique de collage pour de telles puces, appelés SMD ou appareils montés en surface, qui utilise une imprimante à jet d'encre avec une encre qui incorpore des nanoparticules d'argent.

La technique, décrit cette semaine dans le Journal de physique appliquée , a été développé en réponse à la nécessité industrielle d'un procédé de fabrication fiable et simple, et dans le but de réduire l'impact environnemental des processus de fabrication standard. Des nanoparticules d'argent pour l'encre jet d'encre ont été sélectionnées en raison de leur disponibilité industrielle. L'argent est facilement reproduit sous forme de nanoparticules dans une encre stable qui peut facilement être frittée. Bien que l'argent ne soit pas bon marché, le montant utilisé était si faible que les coûts ont été maintenus bas.

Le défi pour l'équipe de recherche était de « tout faire avec le même matériel, " selon Javier Arrese, membre de l'équipe de recherche, améliorer ou confirmer les performances de la fabrication standard en utilisant la technologie d'impression à jet d'encre pour les circuits et en liant les puces.

"Nous avons développé plusieurs circuits électroniques avec impression jet d'encre, et plusieurs fois nous avons dû insérer une puce SMD pour atteindre les objectifs, " a déclaré Arrese. "Notre approche consistait à utiliser la même machine pour le collage que celle utilisée pour le circuit imprimé."

Le plus grand défi était d'obtenir des valeurs de contact électrique élevées pour toutes les familles de tailles CMS. Pour faire ça, l'équipe a proposé d'utiliser de l'encre argentée, imprimé par jet d'encre comme solution d'assemblage/soudage. Les gouttelettes d'encre d'argent ont été déposées à proximité de la zone de chevauchement entre les plots du dispositif SMD et les chemins conducteurs inférieurs imprimés, avec l'encre circulant à travers l'interface par capillarité. Ce phénomène fonctionne un peu comme une éponge :les petits vides de la structure de l'éponge absorbent le liquide, permettant à un fluide d'être aspiré d'une surface dans l'éponge. Dans ce cas, l'interface mince agit comme les petits vides dans l'éponge.

En tirant parti des énergies de surface existantes à l'échelle nanométrique, l'encre à nanoparticules d'argent (AgNP) assure une conductivité électrique élevée après traitement thermique à très basse température, et ainsi une interconnexion électriquement conductrice élevée peut être obtenue. En utilisant cette méthode proposée, un circuit hybride flexible intelligent a été démontré sur papier, où différents CMS ont été assemblés par l'encre AgNP, démontrer la fiabilité et la faisabilité de la méthode.

« Nos recherches ont eu de nombreuses surprises. L'une d'entre elles était la qualité de la liaison des puces SMD aux précédents circuits imprimés à jet d'encre en utilisant notre nouvelle méthode par rapport à la technologie standard actuelle, " dit Arrèse.

Les applications et les implications de ce travail pourraient être de grande envergure.

"Nous pensons que notre travail améliorera les balises RF [radiofréquence] existantes, dynamiser et promouvoir les emballages intelligents, améliorer l'électronique portable, électronique souple, l'électronique papier... nos résultats nous font croire que tout est possible, " dit Arrèse.