ASSEMBLAGE DES CERAMIQUES

ASSEMBLAGE DES CERAMIQUES
Introduction:
   L'assemblage de plusieurs pièces ensemble est, dans le cas des matériaux céramiques, rarement une simple méthode de mise en forme d'objets complexes à partir d'éléments simples de matière identique 
   Le choix de réaliser un produit par assemblage plutôt que par fabrication d'une pièce monolithique obéit à plusieurs motivations. 

* Certains produits ne peuvent être constitués d'un seul matériau. Par exemple, un circuit électrique comporte des conducteurs, des isolants, des résistances, etc. 
* Certaines structures doivent, de par leur forme, comporter une étape d'assemblage, par exemple un volume scellé hermétiquement (ampoule). 
* La possibilité d'assembler différents matériaux permet de mieux utiliser leurs propriétés. Il ne viendrait, par exemple, à personne l'idée de réaliser le cadre d'une fenêtre en verre… 

Généralités:
Quelques propriétés importantes des céramique : 
* Tenue en température 
* Résistance au fluage 
* Résistance chimique 
* Dureté 
* Isolation électrique 

Assemblage mécanique des céramiques:
   L'assemblage mécanique de céramiques et de verres est beaucoup plus délicat que celui des polymères et des métaux, en raison de leur fragilité ; un bon assemblage doit donc éviter  les concentrations de contraintes. 

Vissage

- Le vissage est un processus d'assemblage facilement réversible. 
- Cependant, la fabrication de pas de vis dans les verres et les céramiques est fortement déconseillée 
- On préférera donc de simples trous et l'utilisation de pièces de montage métalliques et polymères, illustré par le montage d'une charnière sur une porte en verre.

Frettage:
- Le frettage ou le chassage de pièces céramiques doit se faire dans une matrice ductile, métal ou polymère, qui doit reprendre l'ensemble de la déformation plastique. 

Collage et enrobage
- Le collage (avec des substances polymères), est une méthode très usitée pour assembler et enrober des éléments en céramique ou en verre. 
- Ces matériaux présentent des liaisons ioniques / covalentes permettant une bonne adhésion des colles, 
- et le collage peut être donc considéré comme une technique relativement "facile". 

  Quatre familles de substances sont très utilisées comme colles et enrobages dans la microélectronique ; 
* Les résines époxydes (collage et enrobage) 
* Les silicones (collage et enrobage) 
* Les polyuréthannes (PUR, plutôt enrobage) 
* Les acryliques (plutôt collage

Brasage: Brasage (scellement) et soudage du verre 
* le verre permet un assemblage par fusion 
* Les verres peuvent se souder de manière homogène (deux pièces du même verre) ou hétérogène (deux verres différents 
* ou servir de brasure pour deux pièces (verre, métal, céramique) ayant un point de fusion plus élevé. On parle alors de "verre de scellement" 

Mise en œuvre:

* Préparation des surfaces: Dans le cas de l'assemblage de verres et de céramiques, il faut juste s'assurer d'un degré de propreté raisonnable 
* Application du verre de scellement : Le verre se présente sous forme de préforme , de poudre, de pâte (poudre avec liant), voire de suspension 
* Traitement thermique : Le traitement thermique réalise la jonction, par fusion du verre de scellement, qui doit en principe mouiller et adhérer aux surfaces à lier.

Brasage avec brasure métallique:
* Le brasage de céramiques entre elles ou avec des métaux en utilisant une brasure métallique permet d'avoir un joint plus ductile que ceux obtenus avec des verres de scellement. 
* Suivant les procédés (brasure tendre), l'assemblage final des pièces peut aussi être réalisé à basse température tout en donnant un joint hermétique. 
* C'est même possible pour tout le processus si on combine la brasure tendre avec une métallisation en film mince déposé sous vide 
   On distingue fondamentalement trois types de brasage. 
** Le brasage (fort) réactif. La brasure a une composition similaire à celles utilisées pour les métaux, avec une adjonction d'un élément réactif (dans la plupart des cas Ti). C'est la réaction de cet élément avec la céramique ou le verre qui permet l'adhésion directe de la brasure, sans passer par une métallisation. 
** Le brasage fort non réactif. Ce brasage s'effectue comme avec les métaux, car on métallise préalablement les pièces à braser. On doit cependant veiller à éviter une dissolution complète de la métallisation lors de la brasure. 
** Le brasage tendre (non réactif). Ce type de brasage est aussi très similaire à sa variante "métallique" (métallisation nécessaire). Les faibles températures utilisées en font la méthode de choix pour la fermeture hermétique de boîtiers comprenant des composants électroniques. On a en outre une grande gamme de températures de fusion et de comportements mécaniques (In, Pb : très tendre ; Au–Sn : dur, résistance 275 MPa). 

Co-frittage:
 Le co-frittage est une manière de réaliser des structures, des boîtiers, des circuits électriques, des composants en un seul traitement thermique de cuisson 
   Soit l’exemple d’un composant qui comporte trois couches du même matériau , découpées à l'état crû. La matière première est constituée d'une phase minérale tenue par un liant lui donnant une consistance de feuille souple. Dans notre cas simplifié, on a, pour chaque couche, qu'une étape de fabrication: la découpe de trous, de canaux, etc., et du bord. 
   Après découpe, les différentes couches sont empilées et pressées ensemble à env. 80°C / 30 MPa, ce qui nous donne un corps crû cohérent. 
   Finalement, ce crû est fritté dans des conditions dépendant de la technologie utilisée : LTCC, HTCC 
   La technologie LTCC (céramique co-cuite à basse température, low-temperature cofired ceramic) est basée sur des feuilles contenant une poudre céramique (souvent de l'alumine) et une fritte de verre. La cuisson plafonne à env. 850…950°C 
    La technologie HTCC (céramique co-cuite à haute température, high-temperature cofired ceramic) est basée sur des feuilles d'alumine, avec le moly-manganèse comme métallisation.