Optimisation de la formulation de matériaux diélectriques en vue de la fabrication de modules LTCC par impression jet d'encre

Formulation of dielectric inks for inkjet-printed LTCC fabrication

• Auteur / Autrice : Marc Singlard
• Direction : Martine Lejeune, Anne Aimable
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux Céramiques et Traitements de Surface
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (1998-2011)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Rossignol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Lejeune, Anne Aimable, Francis Cambier, Chrystelle Dossou-Yovo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Leriche, Philippe Tailhades

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fragmentation

Céramiques co-frittées à basse température

Propriétés physico-chimiques

Poudres céramiques

Imprimantes à jet d'encre

Mots clés libres

Impression jet d'encre

Module LTCC

Broyage

Inkjet printing

LTCC

Milling

Résumé

La formulation d'une encre diélectrique et son dépôt par impression jet d'encre en vue de la fabrication de modules LTCC ont été étudiés, dans le cadre du projet européen SPrinTronics. Les verrous technologiques de la formulation de l'encre ont pu être levés afin d'ajuster ses caractéristiques au procédé. Pour cela, les mécanismes d'hydrolyse de la poudre, d'adsorption/désorption du dispersant et de fragmentation de la poudre ont été étudiés. Il a été mis en évidence la complexité d'obtenir à la fois une grande stabilité et une granulométrie fine. Les tests préliminaires d'impression ont révélé que les différentes stratégies influencent fortement la planéité des plans. Notamment, il est possible de minimiser la rugosité de surface de plans diélectriques imprimés par jet d'encre en maîtrisant la nature de la maille, l'interpénétration des gouttes et la stratégie de remplissage de la maille. Ces différents travaux sont prometteurs quand à l'industrialisation futur de la méthode. Cependant, les efforts doivent être poursuivis afin de mettre au point des véhicules de test.

Formulation of dielectric ink and its deposit by inkjet printing in order to manufacture LTCC have been studied, in the context of SPrinTronics european project. Technological barriers have been solved and the ink characteristics have been adjusted to the inkjet specifications by studying hydrolysis mechanisms of the powder, adsorption/desorption of the dispersant and powder milling. It has been very complex to obtain simultaneously a good stability (low viscosity and sedimentation rate) and fine particle size. Preliminary printing tests have been revealed that printing strategies are efficients to reduce rugosity of printed dielectric plans, especially the lattice, drop-to-drop distance and the filling strategy. These studies are promising for LTCC printing. However, efforts should be coutinued to print test vehicles.