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Le frittage laser dope le circuit imprimé

Elisabeth Feder

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Le projet Laser Printed Electronics réunit chercheurs et industriels britanniques pour la mise au point d'une technique rapide et économique d'écriture directe, par laser, des conducteurs d'un circuit imprimé.

Simple, économique, flexible et non polluant, telles sont les caractéristiques du procédé de fabrication novateur qui fait l'objet du projet britannique intitulé Laser Printed Electronics (LPE). Il fait appel à l'écriture directe par laser pour la production de circuits imprimés.

Ce programme de deux ans porte sur une technique additive sèche d'impression par frittage laser sélectif, déjà utilisée dans le prototypage rapide et la fabrication de pièces métalliques. Il regroupe des chercheurs de l'université De Montfort (DMU), à Leicester, autour de Quartz TSL et Flex-Ability, deux industriels du circuit imprimé, ainsi que le fabricant d'équipements MTT Technologies qui développera la machine de production appropriée. Objectif : mettre au point un procédé compétitif de fabrication des circuits imprimés haut de gamme produits en petits volumes.

Le frittage laser sélectif permet de créer des structures à partir de poudres déposées sur un substrat, qui sont sélectivement frittées ou fusionnées par zones grâce à l'énergie d'un laser de forte puissance. Cette étape s'effectue dans la cham-bre de process d'une machine commandée directement à partir des fichiers de CAO. Une couche de poudre est étalée de façon uniforme à la surface du circuit imprimé, par exemple, à l'aide d'un rouleau ; le laser se déplace précisément selon les structures définies par le fichier CAO. La poudre non frittée est ensuite retirée avec précaution, et retourne dans le bac d'alimentation de poudre. Il est possible de réaliser ainsi des modèles de toutes formes et de toutes dimensions, par couches successives de dépôt de matériaux.

Un potentiel de très haut rendement de fabrication

A l'heure actuelle, il existe déjà divers procédés d'écriture directe utilisables dans la fabrication de circuits imprimés, comme la gravure laser, l'extrusion de pâtes conductrices, ou encore l'impression type jet d'encre. Ils ont pour principal défaut soit de faire appel à des produits chimiques polluants (comme d'ailleurs les procédés classiques), soit de gaspiller des matériaux, ou de présenter une productivité réduite.

« Les partenaires du projet estiment que le procédé additif LPE offrira de gros avantages par comparaison avec tous ceux actuellement existants. Il évite le gaspillage des matériaux en ne déposant des poudres, des pâtes conductrices ou des isolants qu'aux endroits nécessaires. De plus, il ne fait appel qu'à une seule et même technique et à un type de machine identique pour la déposition des différents matériaux utilisés dans la réalisation des conducteurs, des couches diélectriques, des points de brasage, des couches de finition/protection (vernis...) et du marquage d'un circuit imprimé. Enfin, il présente un potentiel de très haut rendement de fabrication. Les imprimantes industrielles à laser opèrent à des vitesses atteignant 2 000 pages/minute », précise David Wimpenny, le responsable du groupe de chercheurs à la DMU.

Dans un premier temps toutefois, les travaux ne porteront que sur la réalisation des conducteurs de cuivre des circuits imprimés.

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