Un aperçu du micro-usinage (et de son marché en pleine croissance)
Vous êtes-vous déjà demandé à quel point 1 à 500 µm, c’est petit ? Pour vous donner une meilleure idée, la largeur moyenne d’un cheveu humain varie entre 10 et 200 µm. C’est un diamètre TRÈS petit. Imaginez maintenant une technologie de traitement au laser capable de créer des structures minuscules de cette largeur. Ce procédé est connu sous le nom de micro-usinage. Le micro-usinage est une technologie de pointe qui permet de créer des micro-éléments dans des composants dont les dimensions varient entre 1 et 500 µm, à l’aide de procédés de microfabrication. Cet article de blog abordera les principes fondamentaux du micro-usinage. Nous examinerons également comment ce marché connaît une forte croissance.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Dans le domaine du traitement laser, il est essentiel de mettre en place un système intégrant un laser et une solution de balayage laser adaptés pour offrir une haute précision et une grande stabilité lors de travaux à l’échelle microscopique. L’un des défis les plus courants dans cette application réside dans la complexité inhérente à l’utilisation de systèmes de cette taille. C’est pourquoi la précision et les niveaux d’exactitude ultra-fins revêtent une importance capitale pour les intégrateurs de systèmes. Le micro-usinage fait appel à différents types de procédés, tels que le perçage. Ce procédé consiste à percer un trou d’une taille aussi petite que 10 µm dans n’importe quel matériau, en obtenant des bords lisses quel que soit le matériau concerné. L’usinage au laser et le micro-fraisage constituent d’autres procédés. Tous deux consistent à enlever de la matière jusqu’à une profondeur spécifique. Ils permettent également de créer des éléments tels que des rainures, des fentes et des profils, le tout sans transpercer le matériau.
Types de lasers utilisés
En micro-usinage, les fabricants utilisent généralement des lasers pulsés, car ceux-ci déposent des quantités précises d’énergie dans un matériau, ce qui permet un enlèvement précis de matière pouvant être reproduit tout au long d’une tâche. C’est ce dépôt d’énergie qui permet au laser d’ablater, de couper, de percer, d’usiner ou de tracer un matériau.
Types de matériaux courants
Nous avons abordé les différents procédés et types de laser utilisés en micro-usinage ; concentrons-nous désormais sur les types de matériaux. Les matériaux courants sont les polymères, le verre, la céramique, les métaux, le silicium, les plaquettes de cellules solaires, le diamant et les plaquettes de semi-conducteurs. En fonction de l’application et du laser, divers procédés de fabrication sont disponibles ; ils diffèrent en termes de débit, de précision et de performances. En voici quelques exemples :
- Perçage de trous de passage : perçage au laser de trous dans des matériaux minces.
- Perçage et trépanage de circuits imprimés flexibles : perçage de trous ou enlèvement de matière sur des circuits à partir de panneaux.
- Perçage et découpe de formes dans la céramique : pour l’alumine ou d’autres matériaux céramiques, afin de découper ou de percer n’importe quelle forme ou de réaliser des découpes non linéaires.
- Structuration de films conducteurs : pour le traitement des écrans plats et des écrans tactiles, par exemple la création de motifs sur divers matériaux tels que le verre, le plastique, la céramique, les films, etc.
- Fabrication de cellules solaires : PERC, SE, perçage, isolation des bords et rainurage
Principaux défis d’application résolus par le micro-usinage
Le micro-usinage et – un domaine encore plus restreint – la nanotechnologie jouent un rôle clé dans la résolution de défis spécifiques liés à la fabrication de composants micro et compacts. Ceux-ci peuvent aller des applications biomédicales aux microréacteurs chimiques et aux capteurs. Ces deux technologies sont utilisées dans les systèmes microélectromécaniques (MEMS).
Ce type de technologie permet de miniaturiser des structures mécaniques et de les intégrer dans une structure électrique, formant ainsi un système unique. La demande du marché pour des dispositifs de plus en plus petits étant en hausse, la miniaturisation des produits est devenue une tendance croissante.
Grâce aux progrès technologiques constants dans ce domaine, la production en série de composants de taille microscopique destinés aux micro- et nanosystèmes est désormais possible. La production en série de silicium par micro-usinage permet de créer des structures à l’intérieur d’un substrat, tandis que le micro-usinage de surface permet de fabriquer des films minces structuraux sur une couche sacrificielle pour l’industrie des semi-conducteurs.
Croissance du marché
La demande croissante du marché en matière de miniaturisation des produits et des systèmes a stimulé la croissance de ce marché de niche, laissant entrevoir une forte vague de croissance pour le micro-usinage. Le rapport d’Optech Consulting prévoit une augmentation du taux de croissance annuel composé (TCAC) de 10 % et de 7 % pour le micro-usinage, respectivement entre 2017 et 2020 et entre 2020 et 2025. En 2015, le chiffre d’affaires mondial du marché des sources de faible puissance destinées au traitement des matériaux a atteint 2,9 milliards de dollars, le micro-usinage représentant pas moins de 51 % de ce total. Autant d’indicateurs forts de la progression du micro-usinage dans les années à venir.
Que vous vous intéressiez à la miniaturisation et à son impact sur les MEMS ou que vous soyez simplement curieux d’en savoir plus sur le micro-usinage, une chose est sûre : ce marché présente un potentiel de croissance évident. Grâce à la technologie de pointe du micro-usinage, la fabrication de micro-systèmes a aidé les entreprises à s’adapter à ce nouveau paysage et à stimuler l’innovation ainsi que les performances, même dans les espaces les plus restreints.
