Amélioration et caractérisation de l'autocicatrisation dans les condensateurs à films de polypropylène métallisés

par Stéphane Guilet

Thèse de doctorat en Science des matériaux. Plasmas, couches minces

Sous la direction de Agnès Granier et de Jean-Michel Depond.

Soutenue en 2003

à Nantes .


  • Résumé

    Cette étude propose une voie pour l'amélioration de l'autocicatrisation dans les condensateurs à films de polypropylène métallisés au zinc. Nous avons élaboré, par plasma de mélange hexaméthyldisiloxane et diazote (HMDSO/N2), une couche mince organosiliciée nitrurée (ou SiNOCH) sur le film de polypropylène juste avant la métallisation au zinc. Le plasma basse pression et haute densité, est couplé inductivement. Nous avons d'abord caractérisé la composition et la structure des couches minces principalement par spectrométrie infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) et spectrométrie de photoélectrons X (XPS) ainsi que la phase gazeuse par spectroscopie optique d'émission (OES). Ensuite, à partir des variations temporelles du courant et de la tension au cours de l'autocicatrisation, ainsi que de la taille de la surface démétallisée, on montre que la présence d'une couche mince SiNOCH permet de diviser par trois l'énergie électrique nécessaire à l'autocicatrisation. Enfin, nous avons étudié la nature de la surface d'un film de polypropylène métallisé autocicatrisé par imagerie chimique et par analyse spectrale spatialement résolue (XPS). On observe que le film de PP est totalement mis à nu autour du claquage et qu'une fraction des couches minces SiNOCH et Zn évaporées par l'arc électrique se redépose sur les abords de la surface démétallisée.


  • Résumé

    In this study, we describe a way to improve self-healing in metallized polypropylene (PP) films capacitors. A PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositon) thin nitride organosilicon (or SiNOCH) coating is deposited on the surface of the PP film just before the metallization with zinc. The low pressure and high density plasma is inductively coupled and the gas mixture is made with HMDSO (hexamethyldisiloxane) and N2. FTIR (Fourier Transform Infra-Red) and XPS (X-ray photoelectron spectrometry) measurements are leading to the characterization of the composition and the structure of the thin coatings, while OES (Optical Emission Spectroscopy) provides information on the composition of the gaseous phase. Then, we have measured the current and voltage variations during self-healing and the size of the demetallized surface. Evidence has been made that a thin SiNOCH coating is useful since it allows to divide by a factor three the electrical energy needed for self-healing. In order to understand self-healing mechanisms, we analyzed the self-healed metallized polypropylene film surface by chemical imaging and spatially resolved XPS. The self-healing process leads to a cleared PP surface around the breakdown point. Moreover, a fraction of the coatings SiNOCH and Zn is deposited at the frontier between the cleared surface and the metallized surface.

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Informations

  • Détails : 231-XXI p
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 224-231

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003 NANT 2108
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