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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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The essential characteristics which make polymers very special dielectrics and well adapted to some applications are presented in this article. The influence of chemical composition and of physical structure of these macromolecular materials is detailed, and it illustrates the potential of polymers to design optimized responses to specific needs. Examples of the major applications where polymers are unavoidable are given in the end of the article
Auteur(s)
-
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
KEYWORDS
applications | definitions | structure/properties relationship | electronics | electrotechnics | materials | dielectrics
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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Applications des polymères diélectriques
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5. Optimisation d’un polymère diélectrique
En fonction des propriétés désirables et de leurs déterminants présentés précédemment, plusieurs approches peuvent être mises en œuvre pour concevoir un polymère diélectrique optimal.
5.1 Maximisation du volume libre
La relation de Clausius-Mossotti exprime l’influence du volume libre dans les propriétés diélectriques. Cela est constaté notamment lors de l’introduction de groupements présentant un fort encombrement stérique dans une chaîne polymériques.
L’introduction du groupe adamantane dans une chaîne de polyimide permet de réduire la permittivité de 3,5 à 2,7 et de plus de réduire son caractère hydrophile .
Avec l’introduction de substituants volumineux, le polymère diélectrique AvatrelTM est obtenu pour des applications de passivation .
Une autre stratégie consiste à réaliser dans le polyimide des micro- ou nano- porosités par séparation de phase ou copolymérisation avec un polymère thermodégradable .
HAUT DE PAGE5.2 Copolymérisation
La copolymérisation de deux polymères ou plus est une méthode courante pour ajuster les propriétés des diélectriques. Polyimide et polysiloxane ayant des propriétés complémentaires sont par exemple souvent copolymérisés, le polyimide pour ses propriétés thermostables et le polysiloxane...
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Optimisation d’un polymère diélectrique
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
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