Métallisation anélectrolytique des polymères induite par des ligands
Résumé :
Ce projet de recherche avait pour objectif de répondre à un enjeu industriel: Développer un procédé « propre » de métallisation des polymères sans satinage à l’acide chromique (CrVI).
Au cours de ce travail, un procédé alternatif s’appuyant sur une technologie innovante de revêtement de surface (la technologie Graftfast®) a été développé. Ce procédé utilisable dans l’eau et à température ambiante permet de greffer chimiquement des polymères vinyliques sur une large gamme de surfaces de natures différentes. Par cette méthode, une couche d’acide polyacrylique (PAA) a été greffée de manière covalente sur différents substrats polymériques (ABS, ABS-PC, PA, PET, PVC, PVDF…). Les propriétés chélatantes des groupes introduits dans ces films minces de polymères ont été mises à contribution pour l’immobilisation de sels métalliques. Une fois réduites au sein de cette interphase, les particules métalliques ont permis la croissance de la couche métallique par immersion dans un bain Electroless en jouant le rôle de catalyseur. Les couches métalliques résultantes ont montré des propriétés électriques et mécaniques identiques à celles obtenues par les procédés industriels actuels. Combiné à des procédés lithographiques bas coût et innovants, des motifs métalliques localisés sur substrats flexibles et transparents (PET and PVDF) ont été réalisés à l’échelle micrométrique.
Afin de répondre encore plus pleinement aux contraintes environnementales et économiques actuelles, le procédé de fonctionnalisation de surface par immersion (Graftfast®) a été remplacé par un procédé par impression jet d’encre photo-assisté. Des motifs métalliques sur substrats flexibles du type papier glacé (PVC) ou transparents (PET) avec une résolution micrométrique ont aussi été réalisés. Ces structures présentent également d’excellentes propriétés électriques et mécaniques et laissent envisager une utilisation de ce procédé pour des applications dans le domaine de la microélectronique souple.
Mots Clés : Fonctionnalisation de surface, Graftfast®, electroless, lithographie, jet d’encre.
Ligand induced electroless plating of polymers
Abstract :
The main goal of this research project was to address an industrial issue: to develop a “green” process for the electroless plating of polymers without chromic acid (CrVI) etching.
During this work, an alternative process based on an innovative surface coating technology (Graftfast® technology) has been developed. This technique which is working in aqueous solution and at room temperature allows to chemically graft vinylic polymers on various types of substrates. Based on this method, a poly(acrylic acid) (PAA) layer has been covalently grafted onto various polymer substrates (ABS, ABS-PC, PA, PET, PVC, PVDF…). Ion exchange properties introduced in these polymer thin films were used to entrap metal salts. Once reduced within this interphase, those ions produce copper particles which act as catalysts of the metal layer growth by immersion into an electroless plating bath. The resulting metal layer exhibits mechanical and electrical properties competitive with what can be obtained with the current industrial processes. Combined with cost-effective and innovative lithographic processes, that process provided metal patterns onto flexible and transparent substrates (PET, PVDF) at the micrometer scale.
In order to answer more appropriately to the current environmental and economic constraints, this “wet” Graftfast® surface functionalization process has been replaced by an inkjet-printed and photo-assisted process. This innovative process also enables to produce metal patterns onto flexible substrates such as glossy papers (PVC) or transparent sheets (PET) with a micrometric resolution. These devices similarly show excellent electrical and mechanical properties and allow considering its use for applications in the flexible plastic microelectronic field.
Keywords: Surface functionalization, Graftfast®, electroless, lithography, inkjet printing.
IRAMIS/SPCSI et IRAMIS/LSI