Nano-dispositifs
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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Le modelage par impression est une nouvelle technique de fabrication de circuits électriques à haute
densité en nickel. |
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L’utilisation du nickel plutôt que du silicium dans les microstructures présente de nombreux avantages. Le
nickel est moins friable, plus souple et offre une conductivité électrique supérieure à celle du
silicium. |
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L’électroformage de nickel permet de reproduire des micro-pièces avec un degré élevé de précision. |
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Le nickel remplace peu à peu le silicium.
Par Virginia Heffernan
Revue Nickel, Novembre 2004 -- Le nickel continue de se faire une place dans le domaine des applications liées aux microstructures, telles que la fabrication de circuits à haute densité, à titre de substitut peu coûteux du silicium.
Traditionnellement, les systèmes microélectromécaniques (MEMS) étaient faits de silicium au moyen d’une technologie empruntée de l’industrie des semiconducteurs. Cependant, la société Tecan, fabricant de pièces métalliques de précision ainsi que d’outillage et d’équipement au Royaume-Uni, a construit une installation dans le but unique de produire à la fois des micro-pièces de haute précision et des pièces plus volumineuses comportant des éléments ultra-fins, et ce, au moyen de l’électroformage de nickel et d’autres matériaux.
L’entreprise Tecan est particulièrement enthousiaste au sujet d’une technique appelée modelage par impression, un nouveau procédé mis au point pour la fabrication de circuits à haute densité.
« Il s’est produit une petite frénésie [à l’égard de la technologie], déclare Noel Cherowbrier, vice-président du développement international pour Tecan Inc. Les clients nous demandent de faire des outils au moyen de cette technique d’impression pour toutes sortes d’applications. »
Le modelage par impression, basé sur des techniques de microréplication utilisées pour faire des disques compacts et des panneaux de signalisation réfléchissants, produit une estampe de métal à haute densité ou une « feuille d’usinage » faite de nickel. À l’aide d’une contrecolleuse ordinaire, une image de l’estampe peut être imprimée directement sur un substrat, pour produire des tracés et des trous de raccordement (trous de faible diamètre qui relient les fils des différentes couches conductrices d’une carte de circuit imprimé). On peut ensuite métalliser le substrat afin d’assurer la précision de la circuiterie à haute densité.
La nouvelle technologie d’emboutissage de précision et à haut volume permet d’obtenir des pièces modèles parfaites de silicium et de les utiliser pour produire un nombre infini de copies à un coût relativement peu élevé.
Le procédé de modelage par impression présente des avantages par rapport aux techniques habituelles de fabrication des circuits à haute densité, basées sur l’imagerie photographique et le perçage par laser. Étant donné que le procédé ne requiert pas l’usage de plaques, les économies du point de vue des installations peuvent être considérables. De plus, on peut produire, en une seule opération, des trous de raccordement complets sur toute la surface de l’estampe de métal. Celle-ci peut servir plusieurs fois.
« Cette nouvelle technologie pourrait révolutionner la fabrication de cartes de circuits imprimés à haute densité et à micro-trous de raccordement, étant donné qu’elle donne lieu à une production considérablement plus rapide et moins coûteuse et qu’elle permet d’obtenir des pas plus fins et des trous de raccordement de diamètres inférieurs par rapport à la technologie actuelle », écrit M. Cherowbrier dans un article pour Circuits Assembly intitulé MEMs : A Nickel for Your Thoughts. « Le procédé ne requiert aucun perçage, aucun dispositif photographique et n’entraîne aucun problème d’alignement. L’électrodéposition s’en trouve ainsi facilitée. »
Les avantages que présente l’utilisation du nickel plutôt que du silicium dans des microstructures, y compris les circuits à haute densité, sont nombreux. Le principal avantage est le coût moins élevé. Mais aussi, le nickel est moins friable, plus souple et offre une conductivité électrique supérieure à celle du silicium. Étant donné que ce métal comporte de bonnes propriétés sur le plan optique et que l’on peut s’en servir pour faire des miroirs lisses, il est idéal pour ce genre d’applications.
Les composantiers qui utilisent le nickel peuvent aussi travailler avec des substrats de plus grande taille comparativement à ce que permettrait le silicium, ce qui leur donne la possibilité de produire des pièces de tailles supérieures comportant des caractéristiques fines ou un certain nombre de pièces de tolérance serrée. De plus, les composantiers peuvent produire ces pièces en moins de temps parce qu’il est beaucoup plus simple de fabriquer des dispositifs à partir de nickel qu’à partir de silicium.
« Le procédé au silicium a dominé parce que les concepteurs sont familiers avec le matériau et que
les fournisseurs sont nombreux, affirme M. Cherowbrier. Toutefois, il ne s’agit pas nécessairement de la
meilleure solution, plus particulièrement en ce qui concerne son coût, son application et sa mise en
œuvre. »
Jusqu’à maintenant, on a eu recours à la technologie utilisant le nickel pour faire des produits divers depuis les appareils de correction auditive jusqu’aux mini-lentilles. Comme on peut utiliser ce métal dans le cadre de la fabrication à des échelles extrêmement réduites, les applications futures sont pratiquement illimitées.
Virginia Heffernan est une collaboratrice indépendante établie à Toronto.
ILLUSTRATIONS : Tecan Inc.
 Noel Cherowbrier |
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