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Article

1 - MATÉRIAUX DE LA MICROÉLECTRONIQUE

2 - TECHNOLOGIE DU MICRO-USINAGE COLLECTIF

3 - TECHNIQUES D’ASSEMBLAGE

4 - APPLICATIONS DES STRUCTURES MICRO-USINÉES

5 - CAPTEURS NON MICRO-USINÉS

6 - EFFETS DE LA MINIATURISATION DES CAPTEURS

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E3093 v1

Conclusion
Capteurs microélectroniques

Auteur(s) : Alfred PERMUY, Éric DONZIER, Fadhel REZGUI

Date de publication : 10 mai 2004

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RÉSUMÉ

La microélectronique a apporté de grandes avancées au capteur, à la fois en fonctionnalités et en coût. Cet article présente les matériaux utilisables en microélectronique, et notamment le silicium. Puis il détaille les technologies de micro-usinage collectif utilisables pour produire ces capteurs. Les propriétés et les applications sont ensuite détaillées pour les capteurs micro-usinés et non micro-usinés.

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Auteur(s)

  • Alfred PERMUY : Ancien élève de l’École normale supérieure - Docteur en Physique - Directeur technique SAFT Power Systems

  • Éric DONZIER : Ingénieur ESIEE - Directeur de recherche Schlumberger

  • Fadhel REZGUI : Docteur en Physique - Responsable Technologie capteurs Schlumberger

INTRODUCTION

Apport de la microélectronique à la technologie des capteurs

La plupart des systèmes de contrôle sont constitués d’une chaîne de trois organes fonctionnellement différents :

  • les capteurs qui prélèvent l’information et la convertissent en grandeur électrique ;

  • la structure de traitement électronique des signaux numérique ou analogique ;

  • les moteurs qui se chargent d’agir sur l’environnement ou d’informer l’opérateur humain.

Avec l’évolution considérable des performances et la réduction des coûts de fabrication des électroniques de traitement (essentiellement liées aux microprocesseurs), les capteurs sont devenus, dans les années 1970, des produits stratégiques conditionnant dans une large mesure le prix de revient et l’efficacité des systèmes de contrôle. De plus, l’augmentation des performances (impliquant des compensations de dérives thermiques et des linéarisations du signal) et la nécessaire réduction du coût d’interfaçage avec l’organe de traitement (conduisant à une numérisation et au contrôle d’un bus de communication) imposent d’associer au capteur proprement dit une électronique comportant des circuits analogiques et numériques. L’ensemble constitue un capteur intelligent.

La problématique du capteur peut alors se résumer dans les objectifs :

  • réduction du coût ;

  • compatibilité avec les circuits électroniques ;

  • miniaturisation.

Les techniques de la microélectronique apportent une réponse basée sur la nature collective des procédés (d’où les faibles coûts), la réduction des dimensions et les possibilités de réalisation sur un même support du capteur et de son électronique.

Il faut souligner que l’aspect fédérateur de ces techniques est essentiel ; du fait de leur grande diversité et des marchés encore faibles, les capteurs ne peuvent justifier un investissement de production spécifique qui ne pourrait être amorti. Il est fondamental, et cela au détriment des performances, de s’accommoder des moyens de production déjà maîtrisés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e3093


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7. Conclusion

L’industrie du capteur est aujourd’hui en évolution rapide. Cette mutation orientée vers les techniques de fabrication collectives issues de la technologie du circuit intégré silicium conduit à des produits de faible coût et intégrant un prétraitement de l’information. Plusieurs facteurs restent néanmoins limitants :

  • la difficulté d’accès pour les PME à des moyens de développement et de fabrication impliquant des investissements assez élevés ;

  • un marché en constante évolution et souvent peu enclin à assumer les risques associés aux technologies innovantes ;

  • un déficit en concepteurs possédant à la fois une bonne maîtrise de la technologie et de la physico-chimie des phénomènes utilisés par les capteurs ;

  • l’énorme disproportion existant entre le nombre de réalisations expérimentales et celles atteignant le stade industriel (probablement dans un ratio supérieur à 1 000 !) traduit un décalage certain, en France au moins, entre les recherches amont (réalisées dans les laboratoires universitaires et publics) et les besoins réels, décalage amplifié par le manque en structures de transfert.

Néanmoins, on peut s’attendre d’ici à l’an 2010 à une croissance considérable du marché des capteurs lié à la technologie de la microélectronique avec une mention particulière pour les capteurs chimiques et leurs applications dans les domaines médicaux, biologiques, écologiques, et ceux de l’industrie agro-alimentaire.

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