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RÉSUMÉ
Les microsystèmes sont des dispositifs multifonctionnels miniaturisés intelligents, qui associent des éléments mécaniques, optiques, électromagnétiques, thermiques et fluidiques à de l’électronique. Leur capacité à assurer des fonctions de capteurs pouvant identifier des paramètres physiques de leur environnement (pression, accélération ...) leur assure un très bel avenir. L’article traite des microsystèmes, de sa conception à sa fabrication et assemblage, jusqu’à ses principales applications.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Sylvain PAINEAU : Directeur Marketing et Technologies
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Philippe ANDREUCCI : Ingénieur Marketing Produit
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Catherine SCHAFFNIT : Ingénieur Marketing Technique
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Stéphane MAGATON
INTRODUCTION
Les microsystèmes, nés vers la fin des années 1980 et commercialisés à partir des années 1990, connaissent actuellement un essor important. Les technologies des microsystèmes ont en effet été identifiées comme étant les plus prometteuses pour le vingt-et-unième siècle, et comme pouvant révolutionner à la fois le monde industriel et celui du consommateur en combinant la microélectronique et la technologie de microfabrication.
L’article qui suit commence par la conception d’un microsystème, décrit sa fabrication et présente les principales applications des microsystèmes : microsystèmes radiofréquence, microsystèmes optiques et capteurs par exemple. Il complète les articles suivants des Techniques de l’Ingénieur : « Microsystèmes » réf. [37], « Capteurs à semiconducteurs » [E 2 310] réf. [43], « Capteurs microélectroniques » [E 2 315] réf. [44].
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- Version courante de déc. 2025 par Gaëlle LISSORGUES
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Accueil > Ressources documentaires > Archives > [Archives] Travail des métaux - Assemblage > Microsystèmes : applications et mise en œuvre > De la conception à la fabrication
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2. De la conception à la fabrication
Il n’existe pas encore de bibliothèque de designs standards à assembler pour répondre aux différentes fonctions qui rentrent dans la construction d’un microsystème, contrairement à la microélectronique. Pourtant, ces objets sont souvent complexes puisqu’ils réunissent suivant l’application des compétences pluridisciplinaires.
Nous verrons quelles sont les grandes étapes de conception d’un microsystème puis nous détaillerons une méthodologie de modélisation et de simulations. Auparavant, nous dirons quelques mots sur ce qui différencie la conception d’un microsystème de celle d’un système conventionnel.
2.1 Macro versus microsystèmes
La conception d’un microsystème part souvent de l’idée de miniaturiser un système conventionnel existant. Mais l’objet final miniaturisé ressemble très peu à son homologue macroscopique pour trois raisons principales :
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la technologie de fabrication change ;
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les propriétés physiques des matériaux changent ;
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les phénomènes physiques dominants changent.
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Technologie de fabrication
D’une technologie de fabrication d’objets discrets en trois dimensions, on passe à une technologie de fabrication par duplication planaire. Le niveau de complexité des formes qui peuvent être intégrées dans ce plan est considérablement réduit et dépend souvent du matériau gravé. Avec du silicium, les formes gravées dépendront ainsi de l’orientation du cristal et de la technique de gravure.
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Propriétés physiques des matériaux
Ces propriétés physiques sont dépendantes de la méthode de dépôt des matériaux ainsi que des températures subies au cours de la fabrication. À titre d’exemple, la dureté d’un métal sera généralement de plus en plus importante suivant que le métal est électrolysé, qu’il est massif ou qu’il est pulvérisé. Cette même dureté dépendra aussi des différents recuits en température qu’aura subi le matériau lors des autres étapes de fabrication.
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Phénomènes physiques dominants
Le microsystème étant par nature un objet planaire, les phénomènes de surface...
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De la conception à la fabrication
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - http://www.memsnet.org/links/software.html
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(2) - MADOU (M.) - Fundamentals of Microfabrication. - 752 p. 2002 CRC Press.
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(3) - RAI-CHOUDURY (P.) - Handbook of Microlithography, Micromachining and Microfabrication. - 776 p. 1997 SPIE — The International Society for Optical Engineering.
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(4) - * - http://www.sehamerica.com/http://www.soitec.com/http://www.analog.com/
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(5) - COLE (D.), McNAMARA (C.), SOMASUNDRAM (K.), BOYLA (A.), DEVINE (C.), McKEEVER (J.), McCANN (P.), NEVIN (A.) - Fusion-Bonded Multilayered SOI for MEMS applications. - SPIE Optoelectronics, Photonics and Imaging (Opto Ireland), Galway, Sept. 5-6, 2002.
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(6) - ZHANG (X.), ALURU (N.R.), LIN (L.), FORSTER (F.K.) - Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) 1998 : Micro-Manufacturing Processes in MEMS and other advanced systems - . (Dsc (series) vol. 66)...
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