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Article

1 - MÉTALLURGIE DANS SON CONTEXTE

2 - INDUSTRIE MÉTALLURGIQUE EN FRANCE

  • 2.1 - Métallurgie et transformation des métaux
  • 2.2 - Applications des produits métalliques
  • 2.3 - Restructurations et concentrations
  • 2.4 - Positions industrielles et technologiques en France
  • 2.5 - Impacts dans d'autres domaines

3 - MISE EN FORME ET MISE EN ŒUVRE

  • 3.1 - Mise en forme
  • 3.2 - Mise en œuvre
  • 3.3 - Conclusion

4 - MÉTALLURGIE ET TRANSPORTS

  • 4.1 - Transport aéronautique
  • 4.2 - Transport ferroviaire
  • 4.3 - Transport routier
  • 4.4 - Transport maritime

5 - MÉTALLURGIE ET ÉNERGIE NUCLÉAIRE

  • 5.1 - Des métaux, dont certains inhabituels...
  • 5.2 - ... soumis à irradiation...
  • 5.3 - ... et présents lors du stockage

6 - AUTRES ÉNERGIES

  • 6.1 - Énergie solaire
  • 6.2 - Piles à combustibles : besoins et défis métallurgiques
  • 6.3 - Énergie éolienne

7 - MAGNÉTISME ET MÉTALLURGIE

8 - TRAVAUX PUBLICS ET CONSTRUCTION

  • 8.1 - Enjeux
  • 8.2 - Apports de la Métallurgie
  • 8.3 - Position de la France

9 - MÉTAUX ET DÉFENSE

10 - BIOMATÉRIAUX MÉTALLIQUES

11 - EMBALLAGE

  • 11.1 - Enjeux
  • 11.2 - Métallurgie, protection et recyclage
  • 11.3 - Résistance mécanique et mise en forme
  • 11.4 - Position de la France

12 - OUTILLAGE

  • 12.1 - Contexte
  • 12.2 - Thématiques d'innovation

13 - MICROÉLECTRONIQUE

14 - INDUSTRIE PÉTROLIÈRE

  • 14.1 - Corrosion liée au pétrole
  • 14.2 - Transport des hydrocarbures (pétrole et gaz)

| Réf : M10 v1

Microélectronique
Métallurgie : une industrie en pleine mutation

Auteur(s) : André PINEAU, Yves QUERÉ

Date de publication : 10 août 2011

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RÉSUMÉ

La métallurgie est présente dans notre quotidien de manière tellement banalisée que l'on ne s'émerveille pas des prouesses, en termes de maîtrise des matériaux, que recèle toute la technologie qui nous entoure, de la simple boîte métallique boisson à l’ordinateur portable et ses circuits électriques de taille submicronique, en passant par la centrale nucléaire et ses kilomètres de gaines en alliages. L’industrie métallurgique est ainsi définitivement en prise directe avec le développement des sciences, les deux participant pleinement à la marche de notre économie, sur la base de partenariats et de collaborations. Ces méthodes sont de plus en plus ancrées dans la stratégie des entreprises. Le large éventail des domaines où la métallurgie joue un rôle central est exposé. Les orientations de recherche y sont vitales si l'on veut conserver les atouts d'un leadership technologique.

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ABSTRACT

Metallurgy is so abundantly present in our everyday life that we do not wonder at its prowess in terms of material mastery of the technology that surrounds us, from the simple metal can to the laptop and its submicronic electronic circuits and including the nuclear plant and its kilometres of alloy sheath. The metallurgic industry is thus closely linked to the development of science and they both contribute to the sound functioning of our economy on the basis of partnerships and collaborations. these methods are increasingly grounded into the strategies of companies. This article presents the broad scope of domains in which metallurgy plays an essential role. Research directions are crucial if we wish to retain the assets of a technological leadership.

Auteur(s)

  • André PINEAU : Membre de l'Académie des technologies - Professeur à l'École nationale supérieure des mines de Paris

  • Yves QUERÉ : Membre de l'Académie des sciences - Professeur émérite à l'École polytechnique

INTRODUCTION

Dans ce dossier, nous ouvrons le large éventail des domaines où la Métallurgie joue un rôle central et montrons en quoi les orientations de recherche sont vitales si l'on veut conserver par devers soi les atouts d'un leadership technologique.

Les divers cas traités ont été regroupés par grands domaines d'activités sans considération des importances socio-économiques relatives.

Ce dossier est extrait du document « La métallurgie-Science et Ingénierie » d'André PINEAU et d'Yves QUERÉ (EDP Sciences 2011)

http://livres.edpsciences.org/ouvrage.php?ISBN978-2-7598-0538-9.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m10


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13. Microélectronique

On se bornera ici à la microélectronique, une industrie emblématique des technologies de pointe, sans présenter, en dépit de leur importance, les domaines de l'optoélectronique, des micro-ondes et antennes, des nanodispositifs (capteurs et actionneurs, MEMS, etc.). Rappelons cependant l'exemple des condensateurs aluminium/alumine qui avaient posé de redoutables problèmes aux métallurgistes afin d'assurer l'état physique et microstructural de la couche d'alumine.

Les métaux et leurs alliages, en particulier intermétalliques, jouent, en micro-électronique, un rôle fondement pour :

  • les interconnexions métalliques assurant le transport du courant ;

  • la connectique et les techniques de brasage – notamment avec l'interdiction des brasures au plomb ;

  • la juxtaposition de matériaux très différents qui impose la création de barrières de diffusion ;

  • l'élimination de la chaleur due à la réduction d'échelle et aux fortes densités de courant concomitantes.

Un succès de la métallurgie

Les interconnexions en aluminium souffraient d'une rupture due à la formation de cavités résultant de l'électromigration (fortes densité de courant) des atomes qui engendre un flux de lacunes – une maladie qui bloqua un temps la production des supercalculateurs. Ce fut un métallurgiste qui résolut le problème dans les années 1970 grâce à une addition de cuivre qui, en ségrégeant aux joints de grains, bloquait une composante importante de la diffusion par électromigration.

De nombreuses questions fondamentales constituent des verrous scientifiques au développement de la technologie :

  • les interconnexions de cuivre posent le risque de contamination du silicium par diffusion ;

  • les contacts ohmiques par formation de siliciures métalliques reposent le problème de la diffusion réactive (germination sous fort gradient chimique, croissance séquentielle ou simultanée...) ;

  • la miniaturisation des composants pose de nombreux problèmes métallurgiques :

    • microstructures et défauts liés à l'épitaxie,

    • compréhension des effets de confinement sur la plasticité des métaux (joints de grains, dislocations...),

    • présence de très forte contraintes mécaniques (mécanismes de création et de relaxation des contraintes internes et leurs...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PINEAU (A.), QUERÉ (Y.) -   La métallurgie – Science et ingénierie.  -  EDP Sciences (2011).

  • (2) - CHINESTA (F.), CUETO (C.) -   Advances in material forming : Esaform 10 Years on.  -  Springer Edition.

  • (3) - Service des études et des statistiques industrielles -   Les enquêtes annuelles de branche.  -  Résultats (2007).

  • (4) - CARREAU (V.) -   *  -  Thèse INPG (2008).

1 Sites Internet

Projets ULSAB, ULSAC, ULSAS http://autosteel.org

Projet ULCOS http://www.ulcos.org

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

UIMM Union des industries et des métiers de la métallurgie http://www.uimm.fr

CTICM Centre technique de la construction mécanique http://cticm.com

Mecamat association française de mécanique des matériaux https://www.mecamat.asso.fr/

ESAFORM European Scientific Association for Material Forming https://esaform.org/

DYMAT European association for the promotion of research into the dynamic behaviour of materials and its applications http://dymat.org

Centres de recherches industriels http://www.industrie.gouv.fr/enjeux/so_mate.htm

RWTH Rheinish-Westfälische Technische Hochschule Université technique de Rhénanie-Westphalie http://www.rwth-aachen.de

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