Electronique Mag - Le journal de l'électronique.
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L’électronique hybride flexible (FHE) est une méthode de fabrication émergente qui vise à résoudre ces deux questions. En combinant des aspects de l’électronique imprimée et conventionnelle, en particulier des encres conductrices appliquées sur un substrat souple avec des composants montés tels que des circuits intégrés (CI), elle représente une solution convaincante du "meilleur des deux mondes".
Au fond, la FHE est une approche alternative de la fabrication de circuits. En tant que tels, les circuits FHE peuvent, en principe, être utilisés partout où des circuits imprimés relativement simples sont nécessaires (c’est-à-dire pas de circuits multicouches complexes). Bien entendu, le remplacement d’une technologie établie nécessite un avantage convaincant qui dépend généralement de l’application, ne vous attendez pas à ce que les circuits FHE remplacent de sitôt les circuits imprimés dans la plupart des produits électroniques grand public.
Par rapport aux circuits imprimés souples existants, le FHE offre trois propositions de valeur distinctes : La fabrication numérique additive, la conformité/l’extensibilité et la compatibilité avec la fabrication de rouleau à rouleau (R2R). La clé d’une commercialisation réussie est de trouver une adéquation produit-marché où une ou plusieurs de ces propositions de valeur justifient un changement ou facilitent une nouvelle application qui ne serait pas possible autrement.
Comme l’encre conductrice peut être imprimée à l’aide de méthodes numériques telles que le jet d’encre ou le transfert avant induit par laser (LIFT), la FHE permet la fabrication numérique additive. La FHE est donc bien adaptée au prototypage et à la fabrication en très grand nombre et en faible volume (HMLV). Elle pourrait également être déployée pour faciliter la création de versions et même la "personnalisation de masse", cette dernière étant difficilement envisageable sans la fabrication numérique.
La fabrication additive génère moins de déchets que les approches soustractives plus classiques et est donc particulièrement avantageuse lorsque les composants, et donc les traces conductrices, sont très espacés. Un exemple est le montage de LED sur des feuilles pour l’éclairage de grandes surfaces, qui peut également être produit par la fabrication R2R.
La conformité/l’extensibilité est une proposition de valeur clé du FHE. Alors que les circuits imprimés flexibles utilisent souvent des îlots rigides pour monter des circuits intégrés emballés et d’autres composants SMD rigides, les circuits FHE peuvent être plus flexibles car de nombreux composants (par exemple, des capteurs) peuvent être imprimés. En outre, les encres conductrices qui sont soit extensibles, soit capables de résister à la flexion, permettent un rayon de flexion plus court et même l’extensibilité.
Le facteur de forme flexible (et potentiellement extensible) rend le FHE parfaitement adapté à la technologie portable, y compris les patchs électroniques et les textiles électroniques, car il améliore le confort du porteur par rapport aux boîtiers rigides actuels qui contiennent l’électronique conventionnelle. Parmi les défis à relever, citons les problèmes de lavabilité et de durabilité liés à l’électronique rigide réutilisable montée dans un boîtier amovible.
Pour la fabrication de grands volumes, les traces conductrices peuvent être imprimées à l’aide de méthodes analogiques rotatives telles que la flexographie, l’héliogravure et la sérigraphie rotative. Cela permet un dépôt très rapide via la fabrication R2R, réduisant ainsi les coûts. Les avantages en termes de coûts sont particulièrement importants si les traces peuvent être imprimées sur des surfaces existantes (telles que des étiquettes d’emballage), ce qui élimine le besoin d’une structure dédiée.
Compte tenu des volumes importants requis et de la valeur ajoutée relativement faible par article, il est essentiel de minimiser les coûts pour que l’électronique soit adoptée pour les emballages intelligents et la RFID. Alors que la plupart des étiquettes RFID utilisent actuellement des feuilles d’aluminium estampées pour les antennes, l’impression avec des encres de cuivre permettra de réduire les coûts et d’améliorer la durabilité. La production de R2R FHE devrait s’étendre à des circuits d’emballage intelligents plus sophistiqués, dotés de fonctionnalités plus étendues, telles que la détection.
Le rapport d’IDTechEx "Flexible Hybrid Electronics 2024-2034" évalue l’état et les perspectives des circuits FHE, dont nous prévoyons qu’ils atteindront une taille de marché d’environ 1,8 milliard de dollars US d’ici 2034 - plus si l’on inclut l’infrastructure, les logiciels et les services associés. S’appuyant sur des années de suivi de l’industrie de l’électronique imprimée et sur 40 profils d’entreprises basés sur des entretiens, le rapport décrit les tendances et les innovations dans les matériaux, les composants et les méthodes de fabrication nécessaires. Il explore les secteurs d’application où l’électronique imprimée est la plus susceptible d’être adoptée, en s’appuyant sur l’activité actuelle et sur des discussions approfondies avec des fabricants sous contrat et des utilisateurs potentiels. Les prévisions de marché granulaires décomposent les opportunités pour les circuits FHE dans 5 secteurs d’application (automobile, biens de consommation, énergie, santé/bien-être et infrastructure/bâtiment/industrie) en 39 opportunités spécifiques, telles que les capteurs de température de la peau et les étiquettes RFID imprimées.
