Le processus de fabrication additive de PCB offre des avantages en termes d’efficacité et d’environnement

Nov 26, 2023

Dans la fabrication traditionnelle de cartes de circuits imprimés (PCB), des produits chimiques sont utilisés pour éliminer l'excès de cuivre et créer la carte finie. Cependant, bon nombre de ces solvants chimiques sont toxiques et présentent des risques pour l’environnement et ceux qui les manipulent.

InnovationLab, une entreprise allemande spécialisée dans l'électronique imprimée et organique, a introduit un nouveau processus de fabrication additive prétendument plus sûr et plus économe en énergie. InnovationLab s'est récemment associé à l'ISRA sur un projet de recherche appelé Smart EEs2, financé par Horizon 2020, pour créer un processus de fabrication de circuits soudables à base de cuivre.

Compatibles avec les processus de refusion, ces nouveaux circuits permettent aux fabricants de monter facilement des composants et de passer à cette nouvelle technologie sans acheter de nouvel équipement. Les PCB d'InnovationLab sont sérigraphiés et peuvent comprendre jusqu'à quatre couches. Le nouveau procédé peut également produire des PCB standards et flexibles destinés à être utilisés dans l’électronique hybride.

Le processus additif introduit par InnovationLab utilise un flux de production hautement automatisé pour construire un PCB à l'aide d'une technique additive multicouche. Ce processus se déroule à 150°C, une température inférieure à celle requise pour la fabrication traditionnelle de PCB.

InnovationLab propose un pipeline « Lab-2-Fab » en trois étapes pour la fabrication de PCB, comprenant la R&D, la production pilote et la production industrielle. Pendant la phase de R&D, InnovationLab et un client travaillent ensemble pour comprendre les exigences et la faisabilité du projet. Pendant la phase de production pilote, InnovationLab fait tourner un prototype. Enfin, au stade de la production industrielle, le prototype est déployé sur l'un des différents sites de fabrication d'InnovationLab.

Ce qui semble nouveau dans le processus de fabrication additive d'InnovationLab est son utilisation de la sérigraphie pour créer les circuits qui vont sur le PCB. Sur l'un de ses sites de production, InnovationLab dispose d'une « presse à imprimer » capable d'imprimer des circuits sur cuivre de manière très efficace, sur la surface totale d'un court de tennis en une heure. Par rapport aux techniques conventionnelles, les substrats d'InnovationLab sont jusqu'à 15 fois plus fins, réduisant ainsi la consommation globale de matériaux et le gaspillage.

Au lieu de graver le cuivre pour former des traces (comme dans la fabrication traditionnelle de PCB), InnovationLab utilise de l'encre de cuivre pour créer rapidement des composants électroniques sur un écran grâce à un processus additif. Les encres à base de cuivre, comme celles fabriquées par Copprint, ont un niveau de conductivité élevé après frittage. Le frittage est le processus par lequel le cuivre est transformé en une masse solide et conductrice après application de chaleur et de pression. Ces encres à base de cuivre et ces procédés additifs deviendront probablement plus omniprésents à l'avenir, à mesure que les fabricants de PCB chercheront à améliorer l'efficacité de leur flux de fabrication.

En utilisant l'impression multicouche, le métal et le diélectrique, InnovationLab a développé un prototype avec sa technologie, comprenant un capteur et un enregistreur basse consommation, une antenne imprimée avec une interface de communication en champ proche (NFC) et une petite batterie qui récupère l'énergie d'un cellule solaire imprimée.

Selon le responsable de l'électronique imprimée d'Innovation Lab, le Dr Janusz Schinke, l'entreprise étendra son processus à des volumes élevés (un million de pistes soudables ou plus) d'ici la fin de l'année.

Toutes les images utilisées avec l'aimable autorisation d'InnovationLab