Couverture ElectroniqueS n°127

Seiko Epson développe un procédé de fabrication des circuits imprimés par la technologie jet d'encre. Un prototype de 20 couches de seulement 240 µm d'épaisseur a déjà été réalisé. La commercialisation de la technologie est prévue pour 2007. Imposer la technologie jet d'encre comme un standard de la fabrication des circuits imprimés : telle est l'ambition de Seiko Epson. Le pari est osé, mais la démarche d'innovation du groupe japonais pour se déployer sur un nouveau marché ne peut que susciter l'intérêt. En véritable innovation de rupture, la technologie jet d'encre remettrait en effet en cause toutes les étapes du procédé de fabrication actuel des circuits imprimés, éliminant à la fois le perçage des substrats, le procédé photo, la métallisation et la gravure chimique des pistes ! Un projet de recherche d'une durée de trois ans a été lancé par Seiko Epson dès juin 2003 avec le soutien de l'association japonaise Nedo (New energy and industrial technology development organization). Deux objectifs sont annoncés : minimiser la taille et le poids des circuits imprimés d'une part, et surtout réduire la consommation d'énergie liée à la production des circuits imprimés d'autre part. Alternative flexible à la sérigraphie pour l'impression des emplacements et références des composants sur les circuits imprimés (voir notre numéro du 11 novembre), la technologie jet d'encre est un peu à cette dernière ce que l'imagerie directe par laser (LDI, pour laser direct imaging) est à l'imagerie traditionnelle. Il s'agit, comme la sérigraphie, d'un procédé additif, mais, comme le LDI, d'un procédé sans cliché ni masque. Sans perdre la flexibilité de l'imagerie directe pour les productions de petites et de moyennes séries, la technologie jet d'encre réduit ainsi le nombre d'étapes nécessaires à la fabrication des circuits imprimés en s'affranchissant de toute étape de laminage de film sec, de gravure ou même de perçage. En outre, plus aucun matériau n'est rejeté sous forme liquide (bain de métallisation et de gravure). Les pistes, les vias d'interconnexion et les isolements des circuits imprimés multicouches sont réalisés par des dépôts successifs d'encres conductrice et isolante développées à cet effet. La composition des encres reste pour le moment tenue secrète, si ce n'est que l'encre conductrice contient des particules d'argent de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres de diamètre.Le procédé développé par Seiko Epson permet de fabriquer un circuit imprimé multicouche à partir d'un unique substrat de base. Une couche d'encre isolante est d'abord déposée de manière uniforme sur ce substrat, puis des pistes sont ensuite formées par dépôt d'encre conductrice. Après chaque dépôt, les encres sont polymérisées sous effet thermique. Des “ piliers ” conducteurs qui constitueront les vias d'interconnexion entre les couches du circuit sont alors déposés sur ces pistes. Enfin, une deuxième couche isolante est réalisée en laissant apparaître la surface des “ piliers ” conducteurs, et les mêmes opérations sont réitérées pour chaque couche du circuit imprimé.Des pistes de 50 µm de largeur pour 4 µm d'épaisseurTémoin du potentiel de la technologie jet d'encre, le premier prototype présenté par Seiko Epson est un circuit imprimé de 20 mm de côté de vingt couches pour une épaisseur totale de 240 µm (voir photos). Le substrat de base, en polyimide, mesure 40 µm d'épaisseur, ce qui ramène l'épaisseur de chaque couche du circuit imprimé (conducteur et isolant) à 10 µm seulement. Celle des conducteurs n'excède pas 4 µm, et la largeur des pistes s'établit à 50 µm pour un pas minimum de 110 µm (soit des espacements de 60 µm minimum). Au total, le circuit imprimé ne contient pas moins de 2 480 connexions et cinq mètres de pistes !L'équipement sur lequel a été fabriqué ce circuit imprimé est un prototype unique mis au point spécifiquement pour cette application. A ce stade du projet, Seiko Epson reste naturellement aussi discret sur le fonctionnement et les caractéristiques de cet équipement que sur les propriétés des encres utilisées. Il ne donne qu'une estimation de la cadence de son prototype, soit 10 à 20 secondes par couche pour le circuit présenté précédemment, tout en précisant qu'il s'agit de données provisoires. Il reste, dans le cadre du projet soutenu par le Nedo, environ deux ans au groupe japonais pour optimiser sa technologie ; mais, déjà, des discussions seraient en cours quant à l'industrialisation et la production des équipements et encres développés. L'objectif de Seiko Epson est de commercialiser sa technologie dès 2007. Le compte à rebours a commencé !

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