Quality control of printed electronics using terahertz radiation

Résumé

L’impression graphique et la production électronique sont deux technologies de fabrication à grand volume. Leur combinaison apporte une nouvelle technique de fabrication et une forme unique d’applications dans le domaine de l’électronique. L’électronique imprimable (EI) est une nouvelle technologie de fabrication avancée qui permet une fabrication à moindre coût pour la production en grand volume de dispositifs électroniques. L’EI est une façon alternative, prometteuse et respectueuse de l’environnement pour produire des produits électroniques, des affichages ou aider à produire de l’énergie verte à faible coût ainsi que de nouvelles solutions pour des dispositifs flexibles. L’un des principaux défis de cette nouvelle technologie est de l’implanter dans un environnement industriel. Pour réussir l’industrialisation de cette technologie, la fiabilité et la répétabilité de la qualité des dispositifs et des processus de fabrication doivent être vérifiés et assurés grâce à un contrôle de qualité efficace. Actuellement, le contrôle de la qualité est évalué manuellement ou à l’aide de techniques de laboratoire bien développées, qui ont les désavantages d’être destructeurs et longs. Pour appliquer ces méthodes dans une chaîne de production, il faut tenir compte des conditions spécifiques telles que : (i) un éclairage approprié, (ii) une direction particulière, (iii) une vitesse de production spécifique et (iv) un environnement contrôlé nécessitant une salle blanche. Ces conditions limitent fortement la nécessité de l’EI en tant que technique de fabrication industrielle. C’est pourquoi, il est primordial de développer la mise au point d’une technique de caractérisation en ligne efficace pour contrôler les propriétés des produits imprimés. Ce travail s’est concentré sur l’étude, le développement et l’utilisation de la spectroscopie térahertz dans le domaine temporel (THz-TDS) comme outil de caractérisation pour le contrôle de la qualité des dispositifs d’EI. Au cours de la dernière décennie, la THz-TDS à été étudié de façon intensive et il a été démontré que la THz-TDS peut être utilisée comme un outil de contrôle de qualité sans contact, non destructif, à haute résolution et non invasif. Dans les essais non destructifs des matériaux, le contrôle de la qualité est souvent basé sur l’échantillonnage de l’état d’une chaîne de production. Pour garantir l’interaction de la lumière THz avec les matériaux conducteurs imprimés, nous avons introduit une stratégie simple utilisant les métamatériaux THz comme barre de contrôle de la qualité d’impression (QCB). Pour démontrer notre idée, nous avons imprimé des QCB en utilisant deux types de techniques d’impression. Cette technique pourrait être utiliser avec la technique de l’impression continue de rouleau à rouleau pour fabriquer des dispositifs imprimés fonctionnels de façon industrielle. Notre travail utilise les QCB de la même manière qu’il est indispensable d’utiliser une mire dans l’impression offset pour réaliser le contrôle de qualité. Dans l’impression offset, la surface imprimée de la structure de contrôle est d’environ 1 cm2. Ici, notre concept développé est assez similaire. Dans le cadre de cette thèse, deux types de métamatériaux ont été conçus et étudiés pour le suivi de la qualité d’impression selon deux critères: la variation géométrique et la conductivité. La mise en oeuvre des métamatériaux comme structure de contrôle de la qualité est l’une des solutions possibles en tant que suivi de processus en ligne et in situ dans des environnements de production industrielle et une voie vers le contrôle de la qualité en boucle fermée.

Date	25 juin 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Blanchard (Directeur(-trice)) & Ricardo J. Zednik (Codirecteur(-trice))