Céramiques pour composants électroniques

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.