Lyon Palais des Congrès le 12 février 2014 1/28 L électronique sur substrat souple Tayeb Mohammed-Brahim Directeur du CCMO, Responsable du Département t Microélectronique i et Capteurs de l IETR (UMR-CNRS 6164) C C M O Centre Commun de Microélectronique de l Ouest Université de Rennes 1 SUPELEC Rennes INSA Rennes Pôle de Rennes du CNFM
Enjeux de l électronique sur substrat souple 2/15 Clavier souple Écran AMOLED Textiles intelligents OFET Batteries couches minces Brain Machine Interface Photovoltaïque organique e-paper RFID 16.04 Milliards $ en 2013 76.79 Milliards $ en 2023 Source: IDTechEx
Fabrication de l électronique sur substrat souple 3/15 2 filières: Electronique fabriquée par des voies habituelles puis reportée sur substrat souple PET Electronique fabriquée directement sur substrat souple ENOVA Lyon T. MOHAMMED-BRAHIM 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim
Fabrication de l électronique sur substrat souple 4/15 Matériaux: Silicium Écran OLED piloté par électronique Silicium Flexible Display Center Arizona 2009 Matériaux Organiques Capteur de position Kaltenbrunner, Nature 2013 Matériaux nanostructurés: Nanotubes de carbone, graphène,. Transistors Nanotubes de Carbone CEA-IEMN
Electronique Silicium Electronique Grande Surface Siliciumi 5/15 3.05 m GEN10 2.85 m Part importante du marché mondial de l électronique VERRE Silicium non monocristallin amorphe Cristallisé Electronique à base de silicium amorphe ou polycristallin fabriquée entre 250 C et 600 C
Electronique Silicium fabriquée directement sur plastique 6/15 Tag RFID directement sur support plastique (IETR Rennes) Antenne Redresseur modulateur 13.56 MHz Contact tredresseur Au µc-si Diode Schottky
Electronique Silicium fabriquée directement sur plastique Détection de forme directement sur support plastique avec une résolution spatiale de 200 µm (IETR Rennes) 7/15 Cylindre de 1 mm de diamètre de surface non plane
Electronique Silicium fabriquée directement sur plastique Détection de forme directement sur support plastique avec une résolution spatiale de 200 µm (IETR Rennes) Jauges de contraintes 6 jauges mesurées 10 fois avant et après déformations successives à des rayons décroissants de 2,5 cm à 0,5 cm en tension et en compression. 8/15 2 W=1000µm R (k ) 0 0 50 100 150 Distance entre contacts (µm) Très bon retour des résistances à leurs valeurs initiales: Grande fiabilité des Jauges en silicium
Electronique Silicium fabriquée directement sur plastique Détection de forme directement sur support plastique avec une résolution spatiale de 200 µm (IETR Rennes) 9/15 Analyse de l occlusion dentaire Nécessité d une grande résolution spatiale : nécessité de techniques photolithographiques sur silicium Empreinte du pied Résolution spatiale moindre: possibilité d utiliser d autres matériaux que le silicium
«Petites molécules»: Dépôt par évaporation Electronique organique Polymères: Utilisation de solutions 10/15 Spin-coating Doctor blading Ink-jet printing avantages : bon contrôle de l épaisseur dépôt sous vide, propre structures multicouches li désavantages : Petite surface nécessité du vide ENOVA Lyon T. MOHAMMED-BRAHIM 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim
Electronique à base de matériaux organiques Application la plus avancée: Affichage par OLEDs (Diodes Electroluminescentes Organiques) 11/15 Sony : marché fin de 2007 TV 11 organic panel Samsung LG Commercialisés tous les 2 durant l été 2013 MAIS arrêté en 2011
Electronique à base de matériaux organiques Circuits électroniques organiques Transistors à effet de champ: OTFT ou OFET 12/15 1 er Processeur: IMEC (2011) 4000 transistors et circuit logique de 8 bits Performance des années 70 CEA 2011
Electronique à base de matériaux organiques Capteurs organiques 13/15 Fréquence de travail de l électronique organique faible (100Hz à 1 khz), cependant suffisante pour accompagner des capteurs de grandeurs à l échelle humaine YOKOTA et al.:ieee ED 59 (2012)
Electronique à base de matériaux organiques 14/15 Capteurs organiques Détection de la voix Détection du pouls X. Wang, Adv. Mater. 2013
Electronique à base de matériaux organiques Intérêt 15/15 Très grande flexibilité Kaltenbrunner, Nature 499, 2013 Electronique sur papier de bureau (80g/m 2 ) IETR
Système Electronique nomade Leger, souple, autonome Système Physique et son électronique Electronique sur substrat souple à fréquence élevée pour la transmission Centre Traitement et Décision