Vers des circuits imprimés capables de s’autoréparer

Un appareil électronique qui se répare de façon autonome et même à votre insu (sans discontinuité lors de son utilisation) est un rêve semble-t-il pieux. Les chercheurs et professeurs Nancy Sottos et Scott White ont développé une technologie qui démontre pourtant le contraire.

Les réparations électroniques relèvent souvent du casse-tête et se soldent généralement par le remplacement pur et simple de la carte électronique en cause. La faute en incombe à l’utilisation de circuits imprimés multicouches qui rendent les diagnostics des réparateurs souvent délicats et les réparations quasiment impossibles.

Des microcapsules aux vertus salvatrices

Avec la technologie mise au point par nos deux chercheurs, des microcapsules contenant un matériau conducteur sous forme liquide sont dispersées au niveau des lignes conductrices du circuit imprimé. Si une craquelure vient interrompre la continuité électrique de la ligne, les capsules se percent et la comblent. La continuité est alors à nouveau assurée et le circuit imprimé refonctionne. Les chercheurs assurent que 90 % de leurs échantillons réparés ainsi ont retrouvé une conductivité à 99 % identique à celle d’origine, et ce, avec une toute petite quantité de microcapsules d’un diamètre de 10 micromètres.

La technologie avait initialement été développée avec des capsules de polymère avant de l’être avec des capsules de matériaux conducteurs. Elle pourrait trouver d’autres applications que dans l’électronique. Des recherches mettant en œuvre l’autoréparation sur des panneaux solaires dans des applications spatiales sont d’ailleurs déjà à l’étude. Une utilisation massive d’une telle technologie aurait également un impact écologique non négligeable puisqu’il est difficile et coûteux de recycler les cartes électroniques.

La chimie pour des réparations à l’échelle du micron

Selon le professeur de chimie Jeffrey Moore, co-auteur de la publication, « cela simplifie le système ». « Plutôt que d’avoir à disposer des systèmes redondants et à concevoir des systèmes de diagnostics des pannes, ce matériau est conçu pour prendre soin lui-même du problème. »

L’intégration conduit à des circuits imprimés très denses difficiles d’accès pour une quelconque réparation mais qui ont aussi tendance à plus chauffer à l’usage avant de refroidir hors usage. Ces fluctuations thermiques sont souvent la cause de craquelures des couches d’époxy des PCBs (acronyme anglais de Printed Circuit Board). Elles peuvent mesurer quelques micromètres seulement mais suffisent parfois à envoyer à la poubelle une carte mère sur laquelle des composants onéreux sont soudés.

Reste à passer du stade de la recherche à celui de l’industrialisation et surtout à convaincre les industriels d’utiliser une technologie qui diminuera le taux de renouvellement de leurs produits. Toutefois, cette technologie trouvera à coup sûr des applications dans le domaine militaire et dans celui de l’aérospatiale.