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RÉSUMÉ
Les caractéristiques essentielles qui font des polymères des diélectriques très particuliers et bien adaptés à certaines applications sont présentées dans cet article. L’influence de la composition chimique et de la structure physique de ces matériaux macromoléculaires sur ces propriétés diélectriques est détaillée, et elle illustre le potentiel des polymères à concevoir des réponses optimisées à des besoins spécifiques. Des exemples des principales applications où les polymères sont incontournables sont donnés à la fin de l’article.
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Jean-Marc BUREAU : Responsable Matériaux et Procédés - COBHAM MICROWAVE, Villebon-sur-Yvette, France
INTRODUCTION
Les matériaux diélectriques traditionnels ont longtemps été des substances isolantes minérales (silice, alumine, …) mais les polymères organiques sont de plus en plus utilisés du fait de leurs possibilités de mise en œuvre (films, laminés, moulages…), de leur flexibilité, de leur faible densité et de la grande variété de compositions leur permettant de s’adapter à des besoins spécifiques. Les principales applications sont les films pour condensateurs, les isolants de câbles et de connecteurs, les supports et substrats pour les circuits imprimés d’interconnexion et les antennes, ainsi que les matériaux d’encapsulation des composants électroniques.
Cet article a pour but de présenter les avantages et les limitations des matériaux diélectriques polymères et les différentes stratégies permettant de les optimiser pour ces applications spécifiques.
Cet article présente quelques éléments théoriques des propriétés diélectriques des matériaux (permittivité et facteur de pertes) et détaille les phénomènes de polarisation propres aux matériaux macromoléculaires. Il montre le rôle de leur structure physico-chimique sur ces propriétés, ainsi que l’influence de la fréquence et de la température sur leur variation. Les autres paramètres importants pour les applications électriques et électroniques (résistivité, rigidité diélectrique, stabilité environnementale) sont également traités.
Les principales applications sont enfin présentées, avec les polymères diélectriques les plus utilisés pour chacune d’entre elles.
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MOTS-CLÉS
applications Définitions Relation structure/propriétés électronique Electrotechnique matériaux Diélectriques
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1980 par Jean-Claude DUBOIS
- Version archivée 2 de déc. 1989 par Jean-Claude DUBOIS, Jean-Marc BUREAU
- Version archivée 3 de nov. 1998 par Jean-Claude DUBOIS
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Applications des polymères diélectriques
Ce paragraphe donne les principales applications des polymères diélectriques et les types de polymères utilisés, ce sont des exemples non limitatifs tant les formulations peuvent varier d’un fabricant à l’autre pour satisfaire au mieux tout un ensemble de spécifications .
6.1 Condensateurs
Si les polymères ont des permittivités relativement faibles, leur principal avantage pour les condensateurs est la possibilité de réaliser des films minces de haute qualité. En effet, la capacité d’un film diélectrique de surface S et d’épaisseur e s’écrit :
C = εS/e
Les films polyester (PET, Mylar) sont utilisés en basse tension (typiquement de 75 V à 400 V continu) alors que le polypropylène (PP), plus cristallin, peut être utilisé à plus haute tension (2 kV) et plus haute température (120 °C). Ces deux familles de polymères permettent la réalisation par biétirage de films minces de l’ordre du micromètre, exempts de défauts, donc résistants au claquage Le polyester métallisé permet la réalisation des condensateurs les plus petits et les plus économiques, combinant les caractéristiques de rigidité diélectrique élevée, de forte résistance d’isolement et de d’autocicatrisation.
Des polymères à haute permittivité comme le PVDF sont utilisés pour des condensateurs de forte capacité .
Le tableau 6 présente les propriétés diélectriques des principaux films polymères utilisés en condensateurs. À noter que malgré une permittivité relativement faible, les polymères concurrencent les céramiques avec de meilleurs facteurs de pertes et une meilleure stabilité en température et en tension.
La figure ...
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Applications des polymères diélectriques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLE (R. R.), COLE (K. S.) - Dispersion and absorption in dielectrics I. Alternating current characteristics, - J Chem Phys, 9, 341 (1941).
-
(2) - DAVIDSON (D. W.), COLE (R. H.) - Dielectric relaxation of glycerine, - J. Chem Phys., 18, 1417 (1950).
-
(3) - WILLIAMS (G.), WATT (D. C.) - Non-symmetrical dielectric relaxation behaviour arising from a simple empirical decay function, - Trans Faraday Soc 66, 80 (1970).
-
(4) - NAVRILIAK (S.), HAVRILIAK (S. J.) - Dielectric and mechanical relaxation in materials – Analysis, interpretation and application to polymers, - Munich, Hanser (1997).
-
(5) - LUKICHEV (A. A.) - Graphical method for the Debye-like relaxation spectra analysis, - Journal of Non-Crystalline Solids, 358 447–453 (2012).
-
(6) - ISHADA (Y.) - Colloid...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Magazine et Newsletter spécialisés https://www.plusplasticelectronics.com/
HAUT DE PAGE
IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena http://www.ieee.org
HAUT DE PAGE
Standard Test Method for Relative Permittivity (Dielectric Constant) and Dissipation Factor of Polymer-Based Microwave Circuit Substrates http://www.astm.org/Standards/D3380.htm
Standard Test Methods for Polymeric Films Used for Electrical Insulation http://www.astm.org/Standards/D2305.htm
HAUT DE PAGEConstructeurs – Fournisseurs...
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