Des avantages évidents : Intégration de microstructures métalliques dans le verre
À l'abri des conditions environnementales difficiles, électriquement et thermiquement conducteur, et avec une grande résolution lithographique : L'intégration de fines microstructures métalliques dans le verre promet des propriétés exceptionnelles pour toute une série d'applications. Cette technologie pourrait être utilisée pour créer des composants de capteurs résistants à la corrosion, stables sur le plan dimensionnel et fonctionnant de manière fiable même dans des environnements extrêmement difficiles. Une technique mise au point par Fraunhofer IZM offre une nouvelle façon d'intégrer des éléments électriquement conducteurs dans le verre, les microstructures métalliques n'étant pas déposées à la surface, mais intégrées et encastrées dans le verre lui-même.
Biocapteur proposé avec des structures métalliques intégrées dans le verre pour détecter les réactions enzymatiques ou les interactions antigène-anticorps.
Fraunhofer IZM
Le verre est de plus en plus apprécié comme substrat pour les circuits électriques. Cela est dû à ses propriétés matérielles particulières : Il conserve ses dimensions sur une vaste plage de températures, il est disponible même en grands formats (par exemple, des panneaux plein format de 24x18 pouces) et il offre une résistance électrique élevée, une surface lisse et une constante diélectrique élevée (par exemple, 5,0 à 77 GHz). Ces propriétés ont motivé les développeurs depuis un certain temps déjà à construire des structures électriques comme des conducteurs sous forme de couches métalliques minces sur et à travers des substrats en verre. Il est possible de créer des contacts non seulement sur une seule couche, mais aussi à travers plusieurs couches de la structure finie par le biais de Through-Glass Vias (TGV).
Les chercheurs du Fraunhofer IZM ont mis au point un nouveau moyen d'intégrer des conducteurs métalliques dans le verre. Le point fort : La technique permet de conserver intacte la surface lisse du verre et d'éviter tout problème de liaison entre le verre et la couche métallique, qui est entièrement intégrée dans le verre lui-même. Aucun agent de liaison supplémentaire - généralement un autre métal - n'est nécessaire.
Les chercheurs ont réussi à mettre au point un procédé permettant de contrôler la formation de structures métalliques dans du verre mince. Dans leur effort pour créer des conducteurs électriques homogènes près de la surface du verre, ils ont testé une série de matériaux et de techniques de traitement pour trouver la meilleure approche possible. La clé de leur succès réside à la fois dans le choix du matériau et dans la nouvelle technique de traitement : La couche métallique peut être extrêmement fine, jusqu'à plusieurs centaines de nanomètres, ou visible à l'œil nu à une épaisseur de l'ordre du micromètre en raison de la forte réflexion créant un effet miroir sur la surface du verre. La technique permet de créer des couches métalliques d'une longueur allant de quelques millimètres à dix centimètres, et elle est suffisamment polyvalente pour intégrer des structures métalliques très spécifiques et créer des conducteurs électriques au sein même du verre.
"Les signaux électriques peuvent désormais être acheminés par les conducteurs sans se soucier des facteurs environnementaux tels que les liquides agressifs, les gaz, les réactions chimiques comme la corrosion, ou la simple usure mécanique. Les structures sont complètement enfermées dans le verre et non simplement placées par-dessus", explique Philipp Wachholz, assistant de recherche dans l'équipe EOCB (electrooptical circuit boards).
La nouvelle possibilité d'intégrer des conducteurs électriques à l'intérieur et non sur le verre ouvre la voie à de nombreuses applications nouvelles. Il serait possible d'équiper des microchambres à vide en verre de contacts électriques, sans compromettre leur étanchéité. Les conducteurs intégrés au verre pourraient également être utilisés dans des conditions défavorables auxquelles les conducteurs montés en surface ne résisteraient pas, par exemple pour des capteurs robustes. De minuscules microélectrodes pourraient être utilisées pour les biocapteurs électrochimiques afin d'enregistrer les processus biochimiques tels que les réactions enzymatiques ou les interactions antigène-anticorps. Les structures intégrées dans le verre supportant facilement des températures allant jusqu'à 200°C, les possibilités de capteurs extrêmement robustes semblent illimitées.
Et les chercheurs du Fraunhofer IZM sont prêts à tester ces limites : Après des études de faisabilité concluantes, ils veulent s'associer à des partenaires du monde scientifique et industriel pour utiliser activement cette nouvelle technologie. À cette fin, ils recherchent et attendent actuellement des partenaires industriels intéressés à partager leur expertise dans le domaine du verre.
Avantages des structures métalliques électriques intégrées dans le verre par rapport au dépôt de vapeur en surface :
- Aucun problème de collage sur la surface du verre
- Microstructures conductrices d'électricité intégrées dans le verre : vias électriques
- Intégration possible d'autres structures électriques (résistance, condensateurs, etc.)
- Structures métalliques à l'abri des forces de l'environnement :
o Résistantes à la corrosion
o Protégées contre l'usure
o Surfaces de verre faciles à nettoyer
- Le verre conduit la chaleur loin des microstructures métalliques
- Différence d'ETC réduite entre les structures métalliques et les structures de verre
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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