L'invention concerne une céramique composite de carbure de silicium et d'oxyde de béryllium à haute densité et à haute conductivité thermique, ainsi que son procédé de préparation.
Les céramiques d'oxyde de béryllium sont composées d'oxyde de béryllium pur (BeO), appartenant au système cristallin cubique. Leur densité est de 3,03 g/cm³ et leur point de fusion de 2570 °C. Ce matériau possède une conductivité thermique très élevée, comparable à celle du cuivre et de l'aluminium pur (λ = 200-250 W/(m·K)), et une bonne résistance aux chocs thermiques. Sa constante diélectrique est de 6 à 7 à 0,1 MHz, et sa tangente de l'angle de perte diélectrique est d'environ 4 × 10⁻⁴ (à 0,1 GHz). Cependant, son principal inconvénient réside dans la forte toxicité de sa poudre : au contact d'une plaie, elle peut ralentir la cicatrisation.
Ce type de céramique est fabriqué à partir de poudre d'oxyde de béryllium, à laquelle on ajoute de l'alumine et d'autres ingrédients, puis on procède à un frittage à haute température. En raison de la forte toxicité de la poudre d'oxyde de béryllium, la fabrication de ces céramiques exige des mesures de protection rigoureuses. De plus, dans un environnement à haute température contenant de la vapeur d'eau, la volatilisation de l'oxyde de béryllium augmente considérablement, dès 1 000 °C, et s'accentue avec la température. Ce phénomène engendre de nombreuses difficultés de production, conduisant certains pays à l'arrêt de la fabrication. Cependant, grâce aux excellentes performances des produits à base d'oxyde de béryllium, malgré leur prix élevé, la demande du marché reste importante.
La température de frittage étant supérieure à 1900 °C, il est courant, pour la réduire, d'ajouter de faibles quantités d'alumine et d'oxyde de magnésium à la matière première afin de former une phase eutectique basse ternaire avec l'oxyde de béryllium (température eutectique basse de 1640 °C). Cependant, il convient de noter que l'ajout d'oxyde de magnésium et d'alumine diminue la conductivité thermique des céramiques d'oxyde de béryllium. En ajustant correctement le système de frittage, il est possible de contrôler la structure granulaire et d'améliorer la densité, la conductivité thermique et la résistance des céramiques.
La principale caractéristique des céramiques d'oxyde de béryllium est leur conductivité thermique élevée, de l'ordre de 250 à 325 W/(m·K), une valeur comparable à celle de l'aluminium et 6 à 10 fois supérieure à celle de l'alumine. Ce matériau diélectrique possède des propriétés électriques, thermiques et mécaniques exceptionnelles. Il présente également l'avantage d'une faible constante diélectrique, de faibles pertes diélectriques et d'une bonne adaptabilité aux procédés de fabrication. De ce fait, les céramiques d'oxyde de béryllium sont largement utilisées dans de nombreux domaines tels que la métallurgie spéciale, l'électronique sous vide, le nucléaire, la microélectronique et l'optoélectronique, notamment pour les dispositifs semi-conducteurs de puissance, les circuits intégrés, les dispositifs électriques sous vide pour micro-ondes et les réacteurs nucléaires. Elles constituent depuis toujours le matériau céramique de référence pour la fabrication de composants à haute conductivité thermique.
Fountyl Technologies PTE Ltd, située à Singapour, se concentre depuis plus de 10 ans sur la fabrication de pièces en céramique avancée pour l'industrie des semi-conducteurs. Son produit phare, le mandrin à broches, est très demandé en Asie du Sud-Est et dans le monde entier. N'hésitez pas à nous contacter pour plus d'informations !
Rendez-vous au salon Semicon SEA à Singapour du 20 au 22 mai.
