Frittage de céramique à température plus basse

L'un des moyens de faire progresser le secteur de l'électronique est de réduire les températures nécessaires au traitement des matériaux fonctionnels. Dans ce contexte, le projet TUF financé par la Commission européenne a travaillé au développement de nouveaux matériaux à très faibles pertes pour des filtres diélectriques à résonance.

Les partenaires du projet, sur le site de l'institut Josef Stefan de Slovénie, ont décidé d'étudier le frittage à basse température pour réduire les coûts de production. Le frittage consiste à chauffer un matériau en poudre au-delà de son point de fusion, de sorte que les particules adhèrent les unes aux autres. Avant cette étude, le phénomène était mal compris et il fallait appliquer à chaque matériau un ensemble de principes de base.

Le frittage a porté sur des poudres de titanate de baryum (BaTiO3), avec de l'oxyde de lithium comme adjuvant. L'examen des microstructures a révélé deux phases liquides secondaires. En étudiant le phénomène, les scientifiques ont découvert que plusieurs étapes ou particularités du processus pouvaient faciliter le frittage. Il s'agit par exemple de la fusion de l'un des réactifs, de lacunes structurelles dans la matrice et d'une plus grande solubilité de la phase matrice. Les résultats montrent également qu'il faut choisir avec soin les adjuvants de frittage, pour limiter leur influence sur les propriétés de la céramique.

Les résultats de ce projet peuvent se traduire par des économies en termes d'énergie, mais aussi de matériaux. Par exemple, la réduction de près de 200 degrés Celsius de la température de frittage a permis d'éliminer le palladium des électrodes du condensateur X7R, tout en conservant les propriétés diélectriques voulues.

La réduction de la température de fabrication, ainsi que la compréhension des mécanismes physiques et chimiques, continuera certainement de servir de base à de nouveaux travaux sur les électrocéramiques, pour des systèmes micro-ondes accordables. Pour de plus amples informations sur les articles et les communications dans le cadre de la London South Bank University, consulter le site TUF à l'adresse suivante: http://ecce1.lsbu.ac.uk/research/pem/index_files/TUF%20papers.htm