Des rendements plus élevés pour l'électronique souple roll-to-roll
La photolithographie est à la base de la fabrication des composants électroniques. Depuis son invention dans les années 1950, cette technique a permis de réduire de 400 fois la taille des circuits imprimés. Mais la lithographie est onéreuse, car elle ne permet de créer des motifs que sur des petites surfaces. Et, aujourd'hui, l'industrie électronique préfère utiliser des substrats souples, plus légers et plus robustes que le silicium. Le processus R2R permet de produire de façon rapide et économique des substrats souples et une couche barrière solide, tout en autorisant de nouvelles techniques de motifs. L'un des principaux obstacles à la mise en œuvre du R2R pour fabriquer de l'électronique organique est le manque de méthodes adaptées pour détecter et réparer les défauts à l'échelle nanométrique. Les défauts et la contamination réduisent la qualité des produits et, au final, leur durée de vie. Ces problèmes étaient au cœur du projet CLEAN4YIELD (Contamination and defect control for increased yield for large scale R2R production of OPV and OLED), financé par l'UE. Sur trois ans, ce projet a réuni des entreprises et des partenaires de recherche d'Europe et d'Israël, pour développer de nouvelles techniques afin de garantir un rendement suffisamment élevé pour une fabrication rentable. Les partenaires du projet ont mis au point des techniques pour détecter dans de grands rouleaux des particules d'une taille de 100 à 300 nm. Toutes ces techniques ont servi à fabriquer des prototypes, qui ont été évalués dans les sites de fabrication R2R des partenaires. L'équipe a également développé des outils pour la détection des défauts électriques dans les diodes organiques électroluminescentes (OLED) et les cellules photovoltaïques organiques (OPV), à la vitesse normale du processus. Elle a également mis en œuvre plusieurs techniques de nettoyage. L'une d'entre elles élimine 99 % des particules jusqu'à 100 nm, sur divers substrats. Un ensemble d'élastomères et d'adhésifs est la première solution de nettoyage pouvant être utilisée dans des systèmes de vide. Dans la même optique, plusieurs techniques de prévention de la contamination ont été testées sur des sites de partenaires, dont un film intrinsèquement propre. Les partenaires du projet CLEAN4YIELD ont adopté une approche holistique pour résoudre les problèmes communs aux OLED et aux OPV, ainsi qu'aux films de protection contre l'humidité déposés sur des substrats souples. Ces méthodes sont facilement applicables à d'autres techniques de couche mince. L'amélioration de la détection et du nettoyage permettra une production de masse de haute qualité d'un grand nombre de produits importants. Les nouvelles techniques développées dans le cadre du projet CLEAN4YIELD ouvriront de nouveaux marchés aux secteurs européens de l'instrumentation et de l'équipement. En réduisant le gaspillage de matériaux bruts onéreux, et donc l'impact sur l'environnement, l'augmentation de la durée de vie des produits d'électronique organique se traduira par une durabilité renforcée.
Mots‑clés
Roll-to-roll, électronique organique, CLEAN4YIELD, OLED, photovoltaïque organique, techniques de nettoyage
