Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la version actualisée d’une partie de l’article E1925 intitulé « Condensateurs », rédigé par Alain BEAUGER, Jean-Marie HAUSSONNE, Jean-Claude NIEPCE, et paru en 2007.
RÉSUMÉ
Cet article traite des condensateurs céramiques, composants passifs, utilisés dans tous les domaines de l’électronique. Leurs performances et propriétés électriques dépendent de leur technologie de fabrication et de la composition de leurs matériaux, diélectriques et métalliques. Le choix du type de condensateur dépend de l’application visée : il s’effectue en tenant compte de la valeur de la capacité recherchée et du comportement du diélectrique en fonction des conditions d’utilisation sans oublier d’autres facteurs de choix tels que les technologies de mise en œuvre et de report, ainsi que les contraintes de fiabilité et de coût.
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This article concerns ceramic capacitors, passive components used in every domain of electronics. Their electrical performance and properties depend on their manufacturing technology and on the nature of their dielectric and metal materials. Choice of capacitor type depends on the desired application. It must take into account the value of the desired capacitance and the behavior of the dielectric according to the conditions of use. Implementation and bonding technologies together with reliability and cost constraints are other choice factors to consider.
Auteur(s)
-
Alain BEAUGER : Docteur en chimie-physique - Ingénieur en R&D à TPC AVX Corporation
-
Jean-Marie HAUSSONNE : Ingénieur ENSCI de Sèvres, Docteur ès-Sciences - Professeur à l’Université de Caen Basse-Nomandie, DRRT Région Bretagne
-
Jean-Claude NIEPCE : Agrégé de Physique, Docteur ès-Sciences - Professeur à l’Université de Bourgogne
INTRODUCTION
Les condensateurs appartiennent à la famille des composants passifs, et ils sont utilisés dans tous les domaines de l’électronique : télécommunications, informatique, automobile, spatial, grand public, etc. De façon très basique, ils permettent d’emmagasiner transitoirement une charge électrique entre deux électrodes qui sont séparées par un matériau isolant appelé diélectrique. Leurs performances électriques dépendent de la nature du diélectrique et de la structure électrode-isolant-électrode. Ces considérations permettent de les classer en trois grandes familles :
-
condensateurs céramiques ;
-
condensateurs électrochimiques ;
-
condensateurs à film plastique.
Le choix du type de condensateur dépend de l’application visée : il s’effectue non seulement en tenant compte de la valeur de la capacité recherchée mais aussi du comportement du diélectrique en fonction de la température, de la fréquence, de l’amplitude du signal à traiter, de la tension de polarisation, des contraintes climatiques, etc. Enfin, les technologies de mise en œuvre et de report, ainsi que les contraintes de fiabilité et de coût sont à considérer.
L’évolution technologique des condensateurs est liée actuellement à une double sollicitation de miniaturisation et de baisse des coûts. Aujourd’hui, cette tendance a imposé, dans les domaines des télécommunications et des applications dites grand public, l’emploi exclusif des techniques de report en surface des composants sur circuits imprimés. Ainsi, les condensateurs destinés aux circuits électroniques de grande diffusion, qui ne peuvent pas suivre cette évolution pour des raisons économiques ou techniques, ont disparu ou sont condamnés à disparaître.
Ce dossier est une mise à jour du dossier du même nom, écrit par Alain LAGRANGE.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ceramic | technology | dielectric | capacitor
VERSIONS
- Version courante de nov. 2018 par Henri LAVILLE
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Tendances4. Condensateurs films
4.1 Technologie
Généralement, les condensateurs films sont classés suivant la nature du diélectrique qui est utilisé, mais ils peuvent l’être aussi selon la technique de métallisation du film ou la structure du condensateur, comme indiqué au tableau 10. Les deux principales techniques de construction du condensateur sont :
-
un bobinage du film diélectrique et des électrodes (si le film n’est pas préalablement métallisé) ;
-
la technique d’empilement, cette seconde méthode étant beaucoup plus récente.
Les condensateurs bobinés sont généralement réalisés par l’enroulement de deux films diélectriques métallisés ; déposé sous vide, le métal a une épaisseur comprise entre 10 et 30 nm. Les deux films comportent chacun, respectivement, une marge à droite ou une marge à gauche (figure 18). L’établissement des contacts électriques avec le circuit extérieur est assuré par une métallisation. Cette technique, appelée shoopage, consiste à déposer sur les deux faces du condensateur bobiné un métal en fusion.
Pour des exigences particulières de tenue à fort courant, le bobinage comporte en plus deux feuilles d’aluminium. Appelées armatures, elles sont épaisses d’environ 5 µm et assurent une bonne dissipation thermique. La prise de contact électrique vers le circuit extérieur est assurée par l’intermédiaire de ces armatures (figure 19).
Les condensateurs bobinés à film métallisé présentent un encombrement deux à trois fois plus faible que ceux comportant des armatures. En outre, les films ont l’avantage d’être autocicatrisables (self-healing) : en cas de défaut dans l’isolant conduisant à un claquage, l’énergie dégagée par la décharge est généralement suffisante pour vaporiser la métallisation autour du défaut et, par suite, pour l’isoler électriquement. Le condensateur a perdu un peu...
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Condensateurs films
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ARLT (G.), HENNINGS (D.), DE WITH (G.) - * - J. Appl. Phys., 58, p. 1619-1625 (1985).
-
(2) - BERNABEN (N.), LERICHE (A.), THIERRY (B.), NIEPCE (J.-C.), WASER (R.) - * - 4th Euro Ceramics, p. 203-210 (1995).
-
(3) - Profile of the worldwide capacitor industry - . Elsevier Advanced Technology, Mayfield House (G.-B.) (1992).
-
(4) - Passive components workshop notes - . Electronic Components Institute Internationale. 4th CARTSEurope (8 oct. 1990).
-
(5) - LAVENE (B.) - Careful capacitor selection optimizes switcher performance - . EDN (19 avril 1984).
-
(6) - MOURIÈS (G.) - Condensateurs utilisés en électronique de puissance - . [D 3 280], bases documentaires Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur (déc. 1995).
-
...
ANNEXES
Totalement ouverte à la compétition internationale, l’industrie des condensateurs est le théâtre d’une forte concentration mondiale. Le nombre de fabricants diminue rapidement et, corrélativement, la part de marché des leaders dépasse 20 %.
L’estimation de la répartition du marché pour les différentes familles de condensateurs est indiquée dans la figure 1. Les condensateurs céramiques (monocouches et multicouches) et les condensateurs électrochimiques représentent à eux deux plus de 85 % du marché mondial. Les condensateurs céramiques présentent la plus forte croissance et la plus grande quantité de pièces produites. À titre d’illustration, en 2002, le nombre de MLCC produits a été de 540 milliards de pièces, soit une valeur d’environ 10 milliards d’euros.
La répartition par région est indiquée dans la figure 3. On remarquera l’importance du marché chinois puisqu’il représenterait de l’ordre de 35 % du marché mondial à l’horizon 2022.
La répartition du marché des condensateurs par grands secteurs d’application est indiquée dans la figure 2. Le secteur grand public représente le tiers de la consommation de condensateurs ; ceci est dû à une très forte demande dans les pays du Sud-Est asiatique.
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