N° 623 - Machines&Technologies - Matériaux/Show room


 

 

Papier pour impression industrielle de tags RFID
A l'Université Grenoble Alpes, Victor Thénot a soutenu une thèse de doctorat intitulée «Impression et recuits sélectifs d'encres métalliques sur papier. Optimisation des propriétés électriques de boucles RFID-HF en vue d'une production industrielle».

 

Cette thèse étudie le potentiel d'un papier à fort lissé pour la production de masse de tags RFID-HF imprimés. Les caractérisations menées sur le papier PowerCoat HD ont mis en évidence une haute tolérance à la température et une faible rugosité. «De fait, il se présente comme une sérieuse alternative au recours à des films polymères (PET, PEN, Pl, etc.), permettant de développer pleinement les performances électriques des encres conductrices métalliques».

 

Deux procédés d'impression industriels ont été considérés : la flexographie et la sérigraphie qui ont fait leurs preuves pour l'impression graphique à hautes cadences. Leur potentiel pour imprimer à grande échelle des dispositifs électroniques à bas coût a été aussi évalué. De plus, les performances électriques d'encres commerciales à base d'argent sont examinées en fonction de la taille des particules qui les composent. «En effet, l'usage de particules métalliques à l'échelle nanométrique peut faciliter l'activation des mécanismes de diffusion atomique, améliorant ainsi le contact physique entre les particules et favorisant la conduction électrique. En outre, les encres à microparticules sont moins coûteuses et leurs conditions d'utilisation moins contraignantes. Toutefois, la coalescence des particules métalliques après l'impression ne peut être initiée, sans un traitement thermique de recuit».

 

Le recuit est généralement réalisé dans une étuve ou un tunnel à air chaud. La température doit rester inférieure à la tolérance du substrat, ce qui permet d'atteindre des performances électriques cependant limitées pour des procédés durant plusieurs minutes. Pour tenir compte des contraintes d'une production industrielle et obtenir les meilleures performances électriques en un temps réduit, l'un des principaux axes de recherche explorés a été le déploiement des technologies émergentes de recuit photonique proche infrarouge (NIR) et de lumière intense pulsée (IPL). Ces dernières sont basées sur l'absorption de l'énergie lumineuse par le film d'encre provoquant ainsi son échauffement rapide. Finalement, des boucles RFlD-HF ont été imprimées, recuites dans les conditions précédemment optimisées puis caractérisées. Les coûts de production ont été estimés.
Les résultats obtenus mettent en évidence le potentiel du papier PowerCoat HD, couplé à une impression en flexographie et à un recuit proche infrarouge, permettant la production à grande échelle de tags RFID-HF pour un coût matière total de 5 centimes d'euros.

 

 

Extrait de l'article paru dans ED/N°623 - Novembre 2017