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1 - TECHNOLOGIE CÉRAMIQUE ET COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES

2 - TECHNOLOGIE DE FABRICATION ET FRITTAGE

3 - PROPRIÉTÉS DES MATÉRIAUX CÉRAMIQUES

4 - ÉLABORATION DE FONCTIONS

5 - CONCLUSIONS

| Réf : E1820 v1

Élaboration de fonctions
Céramiques pour composants électroniques

Auteur(s) : F. Jean-Marie HAUSSONNE

Date de publication : 10 juin 1996

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Auteur(s)

  • F. Jean-Marie HAUSSONNE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Céramique Industrielle de Sèvres - Professeur des Universités, École d’Ingénieurs de Cherbourg rattachée à l’Université de Caen Basse Normandie

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INTRODUCTION

Une céramique est un matériau inorganique polycristallin, présentant une microstructure complexe de grains et de joints de grains, et élaboré par une technologie particulière appelée technologie céramique. La structure et la microstructure en sont définies lors du cycle d’élaboration, qui transforme des matières premières le plus souvent pulvérulentes en un matériau dense, idéalement exempt de pores, et dont les propriétés tiennent de celles de ses grains mais aussi de son hétérogénéité. La phase technologique clé de l’élaboration d’une céramique est son frittage, qui est le cycle température-atmosphère‐temps au cours duquel les grains initialement mis au contact les uns avec les autres par des opérations de mise en forme se lient à la suite de l’action de divers mécanismes de transport pour ensuite acquérir la microstructure recherchée.

Le terme générique céramique recouvre des domaines aussi variés que celui des céramiques traditionnelles (réfractaires, sanitaires, tuiles et briques, carreaux, etc.) ou que celui des céramiques dites techniques : céramiques utilisées dans le cycle des combustibles nucléaires, céramiques à applications thermomécaniques ou céramiques à applications électroniques.

Les technologies d’élaboration de ces divers composants présentent de nombreux points communs, mais des spécificités d’applications ou de conception peuvent amener à avoir dans chaque cas particulier une approche sensiblement différente quant aux paramètres à étudier et à maîtriser. Il s’agit en fait de domaines techniques différents, même si les organigrammes d’élaboration sont semblables et la connaissance des autres indispensables à la maîtrise et à l’évolution de chaque domaine propre.

Cette spécificité tient essentiellement au fait que les propriétés recherchées du matériau tiennent autant de sa nature que de la technologie de mise en forme et de frittage. Selon les cas, les propriétés recherchées étant très éloignées les unes des autres, les philosophies menant à leur obtention sont applicables également aux diverses familles de céramiques pour l’électronique, bien qu’il soit souvent commode de les classer ensemble.

Les technologies céramiques des domaines traditionnels ou des domaines des composants et matériaux à applications thermomécaniques ou nucléaires ont été développées, car elles permettent d’obtenir soit des objets d’une forme et d’une fonctionnalité données pour un prix faible, soit des propriétés mécaniques alliées par exemple à un poids ou à une réfractarité remarquables, ou bien permettent la manipulation et la mise en œuvre d’éléments fissibles. Par contre, dans le cas des céramiques pour l’électronique, ce sont directement les propriétés liées à la structure du matériau et aux possibilités de transformation de ces propriétés par en particulier des substitutions qui sont le plus souvent exploitées, de même que la possibilité offerte par la technologie céramique de réaliser des microstructures complexes formées éventuellement de l’assemblage de matériaux distincts.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1820


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4. Élaboration de fonctions

Un composant est, le plus souvent, constitué de plusieurs matériaux distincts : tout matériau sur lequel on dépose des électrodes illustre cette affirmation. La technologie céramique permet cependant de réaliser des ensembles beaucoup plus complexes. Un des exemples les plus significatifs de tels composants inhomogènes est le condensateur multicouche. Lors du processus de fabrication, les couches céramiques sont coulées, les électrodes internes métalliques sont sérigraphiées, puis les couches assemblées et pressées en un pavé, les matériaux céramiques et métalliques étant ensuite cofrittés, les électrodes externes sont ensuite ajoutées, l’ensemble subissant alors une nouvelle cuisson. On a ainsi réalisé un composant inhomogène, qui, utilisant la même image que celle utilisée dans les titres des paragraphes ci-contre et ci-contre possède un ordre à grande distance.

Cependant, cet exemple ne concerne qu’un composant simple auquel n’est associé que la fonction « condensateur ». La technologie céramique permet de même la réalisation de composants assurant des fonctions beaucoup plus complexes et intégrant en un même ensemble monolithique plusieurs fonctions élémentaires.

4.1 Circuits hybrides et circuits d’interconnexion multicouches

Les circuits hybrides sont un exemple particulièrement complexe d’un composant inhomogène. La technologie céramique permet de rassembler en un même bloc toutes les fonctions passives d’un système (conducteurs, résistances, isolants, diélectriques pour former des condensateurs de faibles valeurs, thermistances...), sur lequel on pourra reporter d’autres composants : condensateurs céramiques multicouches, inductances, transformateurs, circuits actifs, etc. Sur un substrat, le plus souvent une alumine, les encres constituant le circuit électronique sont déposées par sérigraphie, puis cuites, l’accumulation de niveaux successifs permettant une très forte intégration des fonctions passives.

Un autre composant passif de structure...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KINGERY (W.D.) -   Introduction to Ceramics.  -  J. Wiley et Sons, (1960).

  • (2) - BUCHANAN (R.C.) -   Ceramic Materials for Electronics.  -  Marcel Dekker, (1986).

  • (3) - LEVINSON (L.M.) -   Electronic Ceramics.  -  Marcel Dekker, (1988).

  • (4) - WASER (R.) -   Electroceramics IV, Proceedings of the 4 th International Conference on Electronic Ceramics and Applications.  -  Vol. 1 et 2, Verlag des Augustinus Buchhandlung, Aachen, (1994).

  • (5) - NIEPCE (J.C.), HAUSSONNE (J.M.) -   BaTiO3 : Matériau de base pour les condensateurs céramiques.  -  Septima, (1994).

  • (6) - HAUSSONNE (J.M.) -   Les matériaux sol-gel et organométalliques pour couches minces.  -  Septima, (1993).

  • ...

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