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RÉSUMÉ
Les systèmes électroniques sont constitués à la fois de matériaux conducteurs et d'isolants. Associer des matériaux si différents suppose donc des techniques d'assemblage adaptées. Ces méthodes sont décrites dans cet article, classées en fonction de la nature des matériaux à assembler : pièces métalliques,pièces en verre, et assemblages céramique métal.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Dominique DIEUMEGARD : Responsable du Laboratoire d’Analyses
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Gérard LE CLOAREC : Direction Technique. Expert en Technologies SBU Tubes et dispositifs hyperfréquences - Thales Electron Devices S.A.
INTRODUCTION
Les éléments entrant dans la fabrication de systèmes électroniques tels que les composants, les tubes électroniques, etc., sont constitués de matériaux conducteurs ou isolants (métaux ou alliages divers, verres, céramiques) et de composés particuliers (émetteurs thermoélectroniques ou photoélectriques par exemple). L’association de matériaux aux propriétés si différentes impose la mise en œuvre de méthodes d’assemblage adaptées spécialement aux impératifs des industries électroniques. Certains de ces assemblages jouent un rôle d’enveloppe assurant le maintien d’une atmosphère gazeuse bien définie autour des éléments actifs des composants :
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pression
10 –7 Pa dans la plupart des tubes électroniques ;
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pression de 10 – 4 à 10 Pa de gaz neutres ou réducteurs : argon, hydrogène, xénon, etc., dans d’autres types de tubes électroniques dits à décharge ;
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protection contre les atteintes de l’atmosphère ambiante pour les semi- conducteurs.
L’objet de cet article est de décrire les procédés d’assemblage généralement utilisés actuellement dans les productions de composants électroniques. Certains procédés spécifiques aux semi-conducteurs et aux circuits intégrés, non utilisables dans d’autres industries, ne seront pas abordés.
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3. Scellement de pièces en verre
3.1 Scellement direct
Les verres recommandés pour l’électronique se soudent généralement bien entre eux par simple fusion des zones à assembler directement.
Ainsi deux éléments en verre pourront être scellés l’un à l’autre en portant à la température de fusion les emplacements à souder de chacun des éléments, simultanément, puis en les appliquant l’un contre l’autre en les maintenant dans leurs positions relatives choisies. Les volumes fondus se combinent par mise en solution mutuelle ; lors du refroidissement, le cordon de soudure retrouve la rigidité qui assure une liaison solide des deux éléments initiaux. L’atmosphère dans laquelle s’effectue l’opération doit être de préférence oxydante, l’air convenant très bien ; une atmosphère neutre argon ou azote peut éventuellement convenir dans quelques cas particuliers.
Pour réussir un tel scellement, plusieurs précautions doivent être prises parmi lesquelles :
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appliquer progressivement les surfaces à souder pour éviter l’emprisonnement de bulles gazeuses dans l’interface ;
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choisir pour les éléments à associer des verres ayant des dilatations thermiques proches, afin de limiter les contraintes au refroidissement. Sinon et si possible, intercaler une chaîne de verres dont les coefficients de dilatation thermique sont décalés les uns par rapport aux autres, permettant ainsi de passer progressivement de l’élément le plus dilatable au moins dilatable ;
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recuire l’ensemble soudé suivant le cycle thermique recommandé pour les types de verre employés, en ce qui concerne la température et la durée du palier, ainsi que la vitesse de retour à la température ambiante ;
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lorsque les éléments doivent conserver leur forme initiale, choisir un mode de chauffage localisant autant que possible les zones fondues, afin de ne pas déformer les parties adjacentes ; en effet les verres n’ont pas de fusion franche et passent progressivement de l’état solide à l’état fluide ; cela implique qu’au voisinage du cordon de soudure le verre est pâteux et risque de se déformer.
Plusieurs moyens de chauffage autorisent la réalisation de soudures localisées, parmi ceux-ci les chalumeaux à gaz avec dards fins, soit utilisés seuls, soit combinés avec un système d’arc électrique ; dans ce...
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Scellement de pièces en verre
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