Des circuits électroniques sur de fines plaques de verre
Des matériaux polymères sont souvent utilisés en tant qu’isolants électriques pour les circuits imprimés. Toutefois, la miniaturisation des supports en résine époxy, composites à fibres de verre ou polyamides atteint ses limites au vu des contraintes mécaniques ou thermiques pouvant s’y appliquer. Il existe un risque réel de fissure voire de rupture de la couche diélectrique. Cette dégradation se caractérise par la formation de cratères à la surface de la platine.
Pour des applications à haute température, au-delà de 250°C, le verre pourrait constituer un substitut, de par sa stabilité chimique et son coefficient d’expansion thermique faible. Les applications sont possibles notamment dans le domaine de l’aérospatial. Le Centre de lasers d’Hanovre (LZH, Basse-Saxe), en collaboration avec deux autres instituts de recherche ainsi que quatre partenaires industriels, développe actuellement des procédés de production pour des plaques multicouches de verre fin de 145 micromètres d’épaisseur. Ce projet, intitulé « Glass PCB – circuits imprimés en verre », travaille à deux procédés laser :
– le premier consiste à utiliser un laser pour structurer des couches métalliques. Selon le profil du circuit, le laser est utilisé pour constituer un réseau conducteur par enlèvement du métal excédentaire à partir d’une couche sur un substrat en verre fin. L’avantage de l’ablation laser réside dans la résolution particulièrement fine des circuits métalliques, sans que le matériau sensible soit endommagé.
– la seconde utilise le laser pour créer des trous ou des chemins pour connecter les différentes couches du circuit imprimé, ainsi que les composants. Le LZH travaille actuellement à trouver les paramètres optimaux du laser pour percer les matériaux sans leur causer de dommage thermique et dans le but de générer des chemins parallèles à travers les couches de verre. Le temps de traitement, qui est fonction de l’épaisseur du matériau et de l’agencement du circuit, est actuellement de 2 s pour le forage d’un micro-trou d’un diamètre de 0,2 mm à travers un matériau de 170 micromètres d’épaisseur.
Le projet sera soutenu financièrement jusqu’à la mi-2014 dans le cadre du « Programme central d’innovation pour les PME » (ZIM) du Ministère fédéral de l’économie et de la technologie (BMWi).
Sources :
« Electronic Circuit Board Based on Thin Glass », dépêche idw, communiqué de presse du Centre de lasers d’Hanovre (LZH) – 24/09/2013 – http://idw-online.de/pages/en/news553082
Rédacteurs :
Aurélien Filiali, aurelien.filiali@diplomatie.gouv.fr – http://www.science-allemagne.f