Présentation
EnglishAuteur(s)
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F. Jean-Marie HAUSSONNE : Ingénieur de l'École nationale supérieure de céramique industrielle - Docteur d'État - Professeur émérite, École supérieure d'ingénieurs de l'Université de Caen Basse Normandie ESIX Normandie - Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg, LUSAC EA 4253
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David HOUIVET : Ingénieur de l'École nationale supérieure d'ingénieurs de Caen - Habilité à diriger des recherches HDR - Directeur de l'École supérieure d'ingénieurs de l'Université de Caen Basse Normandie ESIX Normandie - Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg, LUSAC EA 4253
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Jérôme BERNARD : Docteur de l'Université de Caen Basse Normandie - Maître de conférences, École supérieure d'ingénieurs de l'Université de Caen Basse Normandie ESIX Normandie - Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg, LUSAC EA 4253
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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'application 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 classifier 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 résistance aux hautes températures et/ou à un environnement chimique remarquable, ou bien elles 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 .
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1986 par Jean-Marie HAUSSONNE
- Version archivée 2 de juin 1996 par F. Jean-Marie HAUSSONNE
DOI (Digital Object Identifier)
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1. Technologie céramique et composants électroniques
Les composants pour l'électronique sont traditionnellement classés dans l'une des deux familles : composants actifs et composants passifs ; il est remarquable de noter que les chiffres d'affaires de chacune de ces deux catégories sont sensiblement les mêmes. Le domaine des composants passifs est essentiellement celui des composants d'interconnexion, d'encapsulation, des condensateurs, des piézo-électriques, des magnétiques, des résistances linéaires et non linéaires, de la connectique, des capteurs de gaz et d'humidité, etc.
La plupart des fonctions assurées par les composants passifs sont rassemblées dans le tableau 1. Un grand nombre des composants concernés par ces fonctions sont réalisés par une technologie céramique.
Les critères de choix d'un type de composant plutôt qu'un autre pour réaliser une fonction électronique peuvent être soit d'ordre purement technique (par exemple, fonction électronique ne pouvant être réalisée que par un matériau céramique, ou avantage technique de ce dernier par rapport aux autres matériaux), soit d'ordre économique (considérant le coût relatif des divers composants existants), soit les deux.
Par exemple, dans le domaine des condensateurs où de nombreux types de composants coexistent, le principe général de choix tient à ce que, pour une valeur de capacité, une tension de service, une fréquence d'utilisation et une fonction électronique données, il n'existe en général que peu de technologies adaptées. Chaque technologie permet de réaliser correctement certaines gammes de valeurs avec des tolérances données dans des plages de tensions ou de fréquences bien définies. Il est déconseillé de sortir de ces gammes : cela se fait au détriment du prix, de la fiabilité et même parfois de la sécurité.
Outre ces premiers critères, d'autres éléments sont également à prendre en compte : technologie de report du composant utilisé, fiabilité, contraintes spécifiques d'utilisation du matériel, etc.
L'évolution depuis quarante ans du poids relatif des technologies de report de composants est spectaculaire. Jusqu'en 1970, les composants étaient exclusivement mis en œuvre par montage manuel dans cette technique, les composants comportant des fils de connexion étaient reportés et soudés manuellement sur le circuit. C'est à cette époque qu'est apparue la technique d'insertion automatique : les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HAUSSONNE (J.-M.) - Céramiques pour l'électronique et l'électrotechnique. - Lausanne, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR), ISBN 2-88074-505-5 (2002).
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(2) - HAUSSONNE (J.-M.), CARRY (P.), BARTON (J.), BOWEN (P.) - Céramiques et verres. - Traité des Matériaux, vol. 16, PPUR, Lausanne, ISBN 2-88074-605-1 (2005).
-
(3) - FANTOZZI (G.), LE GALLET (S.), NIEPCE (J.-C.) - Sciences et technologies céramiques. - sI EDP Sciences, ISBN 978-2-7598-0428-3 (2011).
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(4) - Électronique international. - Mai 2009.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
GFC/SF2M (Groupe Français de la Céramique/Société Française de Métallurgie et Matériaux) https://gf-ceramique.fr/
ECERS (European Ceramics Society) http://www.ecers.org
Pôle Européen de la Céramique – ESTER Technopole [email protected] http://www.cerameurop.com
Société Française de Céramique SFC http://www.ceramique.fr/
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