Je viens de m'entretenir avec Tommy Acchione (prononcer "akki-OWN"), ingénieur d'application de la nouvelle ligne de produits d'Indium Corporation, Reactive NanoTechnologies (RNT) NanoFoil®, au sujet de la technologie et de ses offres dans les secteurs des semi-conducteurs, de l'assemblage de semi-conducteurs de puissance, des LED et de l'assemblage d'écrans.
[ACM] Tout d'abord, bienvenue chez Indium Corporation ! Pouvez-vous nous dire, en quelques mots, quelle est la base de la technologie RNT ?
[Tommy Acchione] La technologie NanoFoil® est une fine feuille de métal ("foil") constituée d'une alternance de couches ultrafines d'aluminium et de nickel (Al et Ni). La réaction entre ces deux métaux est stœchiométriquement très simple :
Al+2Ni -> AlNi2
Et extrêmement exothermique (génératrice de chaleur). Cette réaction (voir l'image) est déclenchée par une source de chaleur très localisée ou une autre source d'énergie élevée, telle qu'une pile 9V ou même un rayon laser. Pendant une fraction de seconde, les milliers de couches prises en sandwich atteignent des températures allant jusqu'à 2000 degrés Celsius, et cette vague de chaleur isotrope s'éloigne du point chaud initial en traversant la feuille à une vitesse d'environ 5 à 8 mètres/seconde.
Le simple fait de frapper deux morceaux de Ni et d'Al l'un contre l'autre ne déclenchera jamais une réaction aussi intense, car les deux gros morceaux de métal agissent comme des puits de chaleur très efficaces, mais en superposant les métaux, la réaction génératrice de chaleur se propage en permettant aux couches adjacentes de Ni et d'Al d'interdiffuser rapidement, dégageant ainsi plus de chaleur, ce qui entraîne l'interdiffusion des couches voisines de Ni et d'Al, et ainsi de suite.
[ACM] Comment ces matériaux sont-ils fabriqués ?
[Tommy Acchione] Tout d'abord, nous réalisons un vide poussé, équivalent à celui que l'on trouve dans l'espace, puis nous déposons séquentiellement les couches alternées par un processus de pulvérisation cathodique sur un bloc de métal spécialement conçu à cet effet.
Pour le matériau de liaison, une couche d'un matériau de brasage spécialisé est d'abord déposée sur le bloc de métal, puis l'Al et le Ni sont déposés, et enfin une couche finale de brasure est déposée. La couche de brasure initiale améliore le collage ultérieur et facilite le retrait de la surface du bloc métallique.
[ACM] Je comprends que les utilisations de ces matériaux se développent constamment. Pouvez-vous nous donner quelques exemples ?
Comme vous le savez, nous disposons d'une trentaine de brevets sur cette technologie et de 35 demandes de brevet en cours, mais je dois rester prudent lorsque je parle d'applications plus récentes, qui émergent en permanence.
Les utilisations les plus importantes sont la fabrication de cibles de pulvérisation (ce qui est un peu ironique, puisque c'est ainsi qu'elles sont fabriquées !), le montage de composants et ce que l'on peut appeler "l'initiation de réactions" ou "l'énergétique", c'est-à-dire les choses qui nécessitent une source de chaleur instantanée.
Cibles de pulvérisation : Pour les cibles de pulvérisation de métaux non réfractaires, l'indium standard ou la diffusion peut être la méthode préférée. Pour la plupart des métaux et céramiques réfractaires, le mouillage de la soudure et les décalages CTE rendent le collage difficile avec les procédés standard. NanoFoil® permet de coller ces matériaux à température ambiante, éliminant ainsi tout décalage CTE pendant le collage ou les processus de refroidissement ultérieurs.
Cependant, lorsque les cibles deviennent plus grandes pour les écrans plats (et nous voyons des besoins pour des cibles de 3 m x 0,4 m avec des dépôts de plus haute génération), l'indium commence à devenir trop faible pour supporter le poids de la cible d'oxyde d'indium et d'étain (ITO ou InTO) elle-même, et seule la force d'un NanoBond® est suffisante pour maintenir la cible en place. Un autre facteur clé est que le collage manuel d'une cible de grande taille sur sa plaque de support commence à devenir physiquement difficile pour l'opérateur, au fur et à mesure que sa taille et son poids augmentent. NanoFoil® devient alors une solution simple et élégante.
Collage de composants : L'un des principaux marchés que nous observons est celui du collage des composants. Je ne peux pas trop en parler, mais pour les LED à haute luminosité (HB-LED) et les concentrateurs photovoltaïques (CPV), il y a une demande croissante pour un matériau de collage sans flux thermoconducteur, stable à haute température, capable de fournir des températures de jonction basses pendant toute la durée de vie de l'appareil.
Energétique : Il s'agit ici de fusibles et de dispositifs temporisés, avec des initiateurs de forme spéciale qui tirent parti des propriétés d'allumage, de la vitesse de réaction et de l'énergie produites par la NanoFoil®.
[ACM] Tommy : très intéressant ! Merci beaucoup pour votre temps.
