Tayeb Mohammed-Brahim Directeur du CCMO, l’IETR … · Analyse de l’occlusion dentaire...

1/28Lyon – Palais des Congrèsle 12 février 2014

L’électronique sur substrat souple

Tayeb Mohammed-BrahimDirecteur du CCMO,

R bl d Dé t t Mi él t i t C t dResponsable du Département Microélectronique et Capteurs de l’IETR (UMR-CNRS 6164)

MOCC

Centre Commun de MicroCentre Commun de Microéélectronique de llectronique de l’’OuestOuestUniversité de Rennes 1 SUPELEC Rennes INSA Rennes

IETR UMR 6164 T. MOHAMMED-BRAHIM CCMO - CNFMENOVA Lyon 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim 14/02/2014 20:17

M

Pôle de Rennes du CNFM

Université de Rennes 1 – SUPELEC Rennes – INSA Rennes

Enjeux de l’électronique sur substrat souple2/15

Écran AMOLED Textiles intelligentsClavier souple

Photovoltaïque organiqueOFET Batteries couches minces

Brain Machine Interface

e-paper RFID


16.04 Milliards $ en 201316.04 Milliards $ en 2013 76.79 Milliards $ en 2023 76.79 Milliards $ en 2023 Source: IDTechEx

Fabrication de l’électronique sur substrat souple 3/15

2 filières: Electronique fabriquée par des voies habituelles puis reportéeElectronique fabriquée par des voies habituelles puis reportée

sur substrat souple

PET

Electronique fabriquée directement sur substrat souple

IETR UMR 6164 T. MOHAMMED-BRAHIM CCMO - CNFMENOVA Lyon 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim

4/15Fabrication de l’électronique sur substrat souple

M té iMatériaux: Silicium

Écran OLED piloté par électronique SiliciumFlexible Display Center Arizona 2009

Matériaux Organiquesg q

Capteur de position

Matériaux nanostructurés: Nanotubes de carbone, graphène,….

Kaltenbrunner, Nature 2013

Matériaux nanostructurés: Nanotubes de carbone, graphène,….

Transistors Nanotubes de Carbone


CarboneCEA-IEMN

5/15

El t i G d S f Sili iElectronique Silicium

Electronique Grande Surface Silicium

3.05 mGEN10

2.85 m

Part importante du marché mondial de

l’électronique2.85 m l électronique

Silicium non monocristallinCristallisé

VERRE

Electronique à base de silicium amorphe ou

amorphe

IETR UMR 6164 T. MOHAMMED-BRAHIM CCMO - CNFMENOVA Lyon 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim 14/02/2014 20:1714/02/2014 20:17

Electronique à base de silicium amorphe ou polycristallin fabriquée entre 250°C et 600°C

6/15

Electronique Silicium fabriquée directement sur plastique

Tag RFID directement sur support plastique (IETR Rennes)

modulateurAntenne modulateurRedresseur

13.56 MHz13.56 MHz

C t t d A

µc-Si

Contact redresseur Au

Diode Schottky


7/15

Détection de forme directement sur support plastiqueElectronique Silicium fabriquée directement sur plastique

C li d d 1 d di èt d f l

Détection de forme directement sur support plastiqueavec une résolution spatiale de 200 µm (IETR Rennes)

Cylindre de 1 mm de diamètre de surface non plane


8/15


Jauges de contraintes


6 jauges mesurées 10 fois avant et après déformations successives à des rayons décroissants de 2,5 cm à 0,5 cm en tension et en compression.

2W=1000µm

Très bon retour des résistances à

leurs valeurs initiales: GrandeR(k

)

leurs valeurs initiales: Grande

fiabilité des Jauges en silicium0 50 100 150

00 50 100 150

Distance entre contacts (µm)


9/15



Empreinte du pied

Résolution spatiale moindre: ibili é d’ ili

Analyse de l’occlusion dentaire

Nécessité d’une grande possibilité d’utiliser d’autres matériaux que le silicium

grésolution spatiale : nécessité de techniques photolithographiques sur silicium


Electronique organique10/15

èè«« Petites moléculesPetites molécules »: »: Dépôt par évaporationDépôt par évaporation

Polymères: Polymères: Utilisation de solutionsUtilisation de solutions

SpinSpin tintin D tD t bl dibl diSpinSpin--coatingcoating DoctorDoctor bladingblading

InkInk--jetjet printingprinting

avantages :bon contrôle de l’épaisseur dépôt sous vide, propre l i h structures multicouchesdésavantages :Petite surface nécessité du vide

IETR UMR 6164 T. MOHAMMED-BRAHIM CCMO - CNFMENOVA Lyon 12-02-2014 T. Mohammed-Brahim

nécessité du vide

11/15Electronique à base de matériaux organiquesApplication la plus avancée: Affichage par OLEDs pp p g p

(Diodes Electroluminescentes Organiques)

•Sony : marché fin de 2007 TV 11” “organic panel” Samsung LG


g p

MAIS arrêté en 2011 Commercialisés tous les 2 durant l’été 2013

Circuits électroniques organiquesElectronique à base de matériaux organiques 12/15

u qu g quTransistors à effet de champ: OTFT ou OFET Transistors à effet de champ: OTFT ou OFET

1er Processeur: IMEC (2011) 4000 transistors et circuit logique de 8 bits

Performance des années 70

CEA 2011CEA 2011


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Capteurs organiquesElectronique à base de matériaux organiques

Capteurs organiquesFréquence de travail de l’électronique organique faible (100Hz à 1 kHz), cependant suffisante pour accompagner des capteurs de grandeurs à

YOKOTA et al.:IEEE ED 59 (2012)

l’échelle humaine


14/15

C

Electronique à base de matériaux organiques

Capteurs organiques

Détection du poulsDétection de la voix Détection du poulsDétection de la voix

X. Wang, Adv. Mater. 2013


15/15

IntérêtElectronique à base de matériaux organiques

Intérêt

Très grande flexibilité

Kaltenbrunner, Nature 499, 2013

Electronique sur papierElectronique sur papierde bureau (80g/m2)

IETR


Système Electronique nomadeLeger souple autonome Leger, souple, autonome

SystèmeSystèmeSystèmeSystèmePhysique et son Physique et son

électroniqueélectroniquePhysique et son Physique et son

électroniqueélectronique

Centre Centre TraitementTraitement et et Electronique sur substrat souple à Electronique sur substrat souple à DécisionDécisionElectronique sur substrat souple à Electronique sur substrat souple à

fréquence élevée pour la transmissionfréquence élevée pour la transmission


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