WO2002068354B1

WO2002068354B1 - Materiau composite compose de fibres unitaires et/ou de tissus noye(s) dans une matrice silice, son utilisation en optique, optronique et electronique et son procede de taitement de surface

Info

Publication number: WO2002068354B1
Application number: PCT/FR2002/000660
Authority: WO
Inventors: Jean Benoit
Original assignee: Atmostat Etudes Et Rech S; Jean Benoit
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-10-23
Also published as: WO2002068354A1; FR2821348A1

Abstract

La présente invention concerne un matériau composite caractérisé en ce qu'il est composé d'un squelette formé par des fibres unitaires et/ou du tissu réalisé à partir de ces fibres, ledit squelette étant noyé dans une matrice de silice. Elle concerne également son procédé de fabrication, son traitement de surface, les matériaux composites susceptible d'être obtenus par ce traitement, des articles comprenant ces matériaux composites et leur utilisation pour fabriquer des structures d'instruments optiques, des miroirs, des circuits électroniques hybrides, en couche mince ou en couche épaisse, des antennes passives ou actives, des cavités radiofréquence ultrastables, des panneaux solaires, des structures de télescope ou de plan focal, des systèmes laser, des réchauffeurs ou des capteurs avantageusement électroniques.

Claims

REVENDICATIONS MODIFIEES

[reçues par le Bureau international le 11 Août 2002 (11.08.02); revendications 1-31 remplacées par les revendications 1-28 modifiées (5 pages)]

1 Procédé pour la fabrication d'un matériau en composite composé d'un squelette formé par des fibres unitaires et/ou du tissu réalisé à partir de ces fibres, ledit squelette étant noyé dans une matrice de silice caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :

- a) désensimage du squelette, en particulier par traitement chimique des fibres unitaires et/ou du tissu réalisé à partir de ces fibres,

- b) pré-imprégnation du squelette désensimé obtenu à l'étape a) en phase liquide avec une solution de gel de silice,

- c) cuisson du pré-imprégné obtenu à l'étape b) à une température comprise entre environ 130 et environ 220°C, avantageusement entre environ 180 et environ 200°C, de façon à réduire les inclusions gazeuses, avantageusement sous une pression d'environ 10⁶Pa d'azote, - d) une ou plusieurs imprégnation(s) successives en phase liquide avec une solution de gel de silice du pré-imprégné cuit obtenu à l'étape c) de façon à remplir les interstices et à éliminer les porosités de surface.

- e) traitement thermique de l'imprégné obtenu à l'étape d) de façon à amener la silice à un état vitreux. - h) métallisation du matériau composite obtenu à l'étape e), avantageusement par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique, de façon à obtenir un matériau photogravable afin de réaliser des pistes conductrices permettant également la soudure de composants.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gel de silice avant utilisation dans les étapes b) et d) est débullé sous vide.

3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape e) est réalisée à une température au moins égale à environ 950°C mais inférieure à celle de cristallisation de la silice, avantageusement à l'aide de deux cycles de températures dont la durée totale s'étale sur au moins deux jours. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape intermédiaire cl) entre l'étape c) et d) suivante: - cl) assemblage du pré-imprégné cuit obtenu à l'étape c) avec au moins un autre pré-imprégné cuit obtenu à l'étape c) et en ce que l'ensemble ainsi formé est maintenu et subit l'imprégnation de l'étape d). 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lors de l'étape d) des réserves d'imprégnations (5) sont réalisées et en ce qu'il comporte une étape intermédiaire entre l'étape d) et l'étape e) suivante :

- dl) pliage de l'imprégné obtenu à l'étape d) ou assemblage dudit imprégné obtenu à l'étape d) avec au moins un autre imprégné obtenu à l'étape d) au niveau de la réserve d'imprégnation (5) et application d'un liant constitué par le gel de silice (6) sur la réserve d'imprégnation (5), le(s) imprégné(s) étant maintenu(s) plié(s) ou assemblé(s) et l'ensemble subissant le traitement thermique de l'étape e).

6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire f) d'usinage de l'imprégné obtenu à l'étape e) et que l'étape h) est réalisée sur le composite obtenu à l'étape f).

7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire g) de revêtement du matériau composite obtenu à l'étape e) ou f) d'une couche de finition de gel de silice pur, avantageusement débullé sous vide avant utilisation, suivit d'un polissage afin d'obtenir un miroir et que l'étape h) est réalisée sur le composite obtenu à l'étape g) ou f).

8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire i) de revêtement du matériau composite obtenu à l'étape h) de couches conductrices ou diélectriques, avantageusement par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique, de façon à ce qu'il présente des propriétés optiques ou électriques particulières.

9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'étape h) de métallisation comprend les étapes suivantes:

A) revêtement d'une surface (9) du matériau composite (8) obtenu à l'étape e) par une couche de gel de silice (10), B) dépôt par métallisation d'une couche de métal (11) sur la surface revêtue obtenue à l'étape A), C) enduction de la surface métallisée obtenue à l'étape B) avec une résine photosensible (12),

D) mise en place d'un masque (13) sur la surface enduite obtenue à l'étape C), ledit masque (13) ayant une découpe appropriée (14), E) insolation de la résine photosensible (12) à travers la découpe (14) du masque (13),

F) enlèvement du masque (13) et de la résine insolée dans le cas d'une résine de type positif ou de la résine non insolée dans le cas d'une résine de type négatif obtenue à l'étape E) de la surface de façon à rendre apparente la couche de métal (11) se trouvant sous la résine enlevée,

G) gravure de la surface obtenue à l'étape F) de façon rendre apparente la couche de gel de silice (10) se trouvant sous la couche de métal (11) sur la partie de la surface non protégée par la résine photosensible,

H) enlèvement de la résine photosensible (12) restante de la surface obtenue à l'étape G) de façon à rendre apparente la couche de métal (11) se trouvant sous la résine (12), ladite surface (9) du matériau composite (8) présentant ainsi une partie métallisée (15) et une partie non métallisée (16). 10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le gel de silice utilisé à l'étape A) est débullé sous vide avant son utilisation. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étape B) est réalisée par un procédé de métallisation sous vide par effet joule ou au canon à électrons avec chauffage du composite revêtu obtenu à l'étape A), par un procédé de sérigraphie, par un procédé de pulvérisation cathodique ou par une combinaison d'au moins deux de ces procédés. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une étape intermédiaire Al) de mise en place par métallisation sur la surface revêtue obtenue à l'étape A) d'une couche d'accrochage et que l'étape B) est réalisée sur la surface obtenue à l'étape Al).

13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche d'accrochage de l'étape Al) est en chrome ou en nickel et la couche de métal (11) de l'étape B) est en cuivre ou en or. 14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de métal (11) déposée à l'étape B) est comprise entre environ 1 et environ 100 μm.

15 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une étape intermédiaire Bl) d'épaississement de la couche de métal

(11) déposée à l'étape B), avantageusement par dépôt électrolytique et que l'étape C) est réalisée sur la surface obtenue à l'étape Bl).

16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la résine photosensible (12) utilisée à l'étape C) est une résine micro-électronique compatible avec la résolution dimensionnelle recherchée.

17 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que la gravure de l'étape G) est une gravure chimique ou ionique.

18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire I) d'implantation et de soudure d'un composant électronique sur la partie métallisée de la surface obtenue à l'étape H).

19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le composant électronique est un composant à montage de surface, une puce électronique, une cellule photovoltaïque, un boîtier de composant, un module électronique, un connecteur ou un câblage. 20 Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que la soudure de l'étape I) est réalisée par un procédé de soudure à base d'un alliage d'étain ou à l'aide d'une préforme eutectique.

21 Matériau composite composé d'un squelette formé par des fibres unitaires et/ou du tissu réalisé à partir de ces fibres, ledit squelette étant noyé dans une matrice de silice et dont une partie (15) d'une surface (9) dudit matériau composite (8) est métallisée et en ce qu'il est susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20.

22 Matériau composite selon la revendication 21, caractérisé en ce que la partie métallisée (15) de la surface (9) dudit matériau composite (8) forme un plot de soudure pour report de composant, une piste conductrice, une piste résistante, un circuit ou une ligne hyperfréquence. 23 Article en matériau composite selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22.

24 Article selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une piste conductrice ou de surfaces de soudure de composants. 25 Article selon l'une des revendications 23 ou 24, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un ensemble monolithique.

26 Article comprenant un matériau composite selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22.

27 Article selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un circuit électronique hybride, en couche mince ou en couche épaisse, d'une antenne passive ou active, d'une cavité radiofréquence ultrastable, d'un panneau solaire, d'une structure de télescope ou de plan focal, d'un système laser, d'un réchauffeur ou d'un capteur avantageusement électronique.

28 Utilisation du matériau selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22 pour fabriquer des pistes conductrices ou des surfaces de soudure de composants.