Collage structural du carbure de silicium

par Franck Levallois

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Jacques-Alain Petit.

Soutenue en 1995

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Collage (matériaux)
• Assemblages (technologie)
• Adhésifs
• Silicium -- Interfaces (sciences physiques)
• Carbure de silicium

Résumé

La première partie de cette étude consiste en une présentation de deux tests mécaniques simples et adaptés aux substrats fragiles tels que le carbure de silicium. Le test de cisaillement par compression fait l'objet d'une étude détaillée visant à mettre en évidence le rôle important du mode I parasite toujours présent dans ce type de test. Aucune étude relative aux phénomènes d'adhésion entre le carbure de silicium et les adhésifs époxy n'ayant été recencée, la seconde partie de l'étude vise à optimiser les performances mécaniques des assemblages au moyen de divers traitements de surface des substrats (chimiques, mécaniques et thermiques). Il s'avère que le sablage et l'oxydation thermique à l'air sont les deux traitements qui permettent d'obtenir les performances limites des deux adhésifs utilisés, ce qui se traduit par des ruptures cohesives au sein de l'adhésif. Diverses techniques d'analyses des surfaces sont mise en oeuvre pour évaluer les propriétés physico-chimiques de la surface des substrats et on note en particulier une très bonne corrélation entre la valeur de l'énergie superficielle et les performances mécaniques des assemblages collés. Aprés optimisation de l'adhérence à temps zéro, le comportement des assemblages est étudié dans diverses situations ou les effets du temps, de la température, de l'humidité et de la charge appliquée peuvent être associés. Les nombreux résultats expérimentaux présentés mettent en évidence le rôle de la nature de la surface des substrats dans les processus de perte d'adhérence due à l'humidité, dans l'apparition d'une couche de moindre cohésion dans l'adhésif au voisinage des interfaces ou encore dans le caractère adhésif ou cohésif des ruptures. Dans tous les cas, la valeur de l'énergie de surface des substrats semble être un paramètre déterminant.

Titre traduit

Structural bonding of silicon carbide

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