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1 - GÉNÉRALITÉS ET PROCÉDÉS DE FABRICATION

2 - TRANSDUCTIONS UTILISÉES DANS LES MEMS

3 - ÉLECTRONIQUE DE CONDITIONNEMENT

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : R430 v1

Généralités et procédés de fabrication
Les capteurs MEMS - Principes de fonctionnement

Auteur(s) : Gilles AMENDOLA, Patrick POULICHET, Laure SEVELY, Laurie VALBIN

Date de publication : 10 mars 2011

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INTRODUCTION

Cet article est le premier d’une suite de deux articles, [R 430] et [R 431], traitant du vaste sujet des capteurs MEMS. Dans cette première partie, nous exposerons les technologies de fabrication, les principaux effets physiques rencontrés, et les traitements électroniques associés. Les traitements électroniques couvrent en partie le sujet de la transformation des variations de valeurs d’un paramètre électrique (tel que résistance, capacité...) en un signal électrique facilement utilisable (ce signal pouvant être analogique ou numérique).

Dans la seconde partie (article [R 431]), nous traiterons des techniques utilisées et de leur réalisation industrielle (ou expérimentale) dans les principaux types de mesures. Ainsi, les méthodes utilisées pour les mesures de pression, accélération, vitesse angulaire, courant, détection d’agents chimiques... seront développées dans cette seconde partie.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r430


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1. Généralités et procédés de fabrication

  • Les MEMS (Micro Electro Mechanical System), nés il y a une vingtaine d’années, sont des microcapteurs et/ou micro-actuateurs. Ils sont micro-usinés et « intégrables » avec leur électronique. Ils utilisent pour leur fabrication la microtechnologie qui est une technologie d’usinage du silicium employant des procédés généralement collectifs et utilisés dans l’industrie de la microélectronique. L’électronique peut être associée sur le même substrat (intégration monolithique) ou assemblée par report dans le même boîtier ou sur le même substrat. Ils sont utilisés dans l’automobile (air bag, mesure de pression des pneus...), dans des applications grand public (téléphones mobiles, console de jeux, vidéo projecteur), dans l’industrie pétrolière (systèmes de mesure dans le puits), le médical (pacemakers), l’agroalimentaire et l’environnement (capteurs chimiques), etc.

    Dans cet article, nous définissons par « microsystèmes » des systèmes à base de microtechnologie qui associent des principes mécaniques, électriques, optiques, chimiques, etc, et l’électronique de traitement. Le terme MEMS est utilisé pour des microsystèmes basés sur des principes électriques et mécaniques et les microcapteurs (ou capteur MEMS) sont des microsystèmes dédiés à la détection ou à la mesure de grandeurs physiques.

    Les capteurs MEMS ont permis d’augmenter de façon considérable les performances des dispositifs dans lesquels ils se sont greffés. L’ergonomie a fait de gros progrès dans des applications comme la téléphonie mobile, car ils ont permis de créer des téléphones légers et à faible encombrement. Le bond gigantesque de la densité de stockage d’informations des disques durs a été rendu possible par la diminution de taille des têtes de lecture/écriture et cela a permis de réduire la taille des disques durs. La miniaturisation des capteurs MEMS a rendu possible l’ajout de fonctions qui n’auraient pas pu l’être sans cela (exemple : les accéléromètres pour détecter les chocs, dans ces mêmes disques durs dans les ordinateurs portables). Leur faible poids a permis, dans l’industrie automobile, de réduire la consommation d’énergie des voitures et ils seront indispensables pour satisfaire les nouvelles normes environnementales dans le domaine des transports. Parce qu’ils utilisent...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WOLF (S.) -   Microchip manufacturing  -  Lattice Press (2004).

  • (2) - MARESCHAL (O.), LOISEAU (S.), VERJUS (F.), VALBIN (L.), LISSORGUES (G.), BOUREGBA (R.), POULLAIN (G.), SAEZ (S.), DOLABDJIAN (C.) -   Modeling and fabrication of piezoelectric aluminum nitride resonator and its application in oscillators  -  Transducers 2009, Denver, CO, USA (June 21-25, 2009).

  • (3) - HARRISON (C.), RYU (S.), GOODWIN (A.), HSU (K.), DONZIER (E.), MARTY (F.), MERCIER (B.) -   A Density-Viscosity MEMS Sensor for Oilfield Applications  -  SPIE_Sensors-3 (2007).

  • (4) - RASKIN (J.-P.), IKER (F.), ANDRE (N.), OLBRECHTS (B.), PARDOEN (T.), FLANDRE (D.) -   Bulk and surface micromachined MEMS in thin film SOI technology  -  Electrochimica Acta, volume 52, Issue 8, Pages 2850-2861 (10 February 2007).

  • (5) - ROYER (D.), DIEULESAINT (E.) -   Ondes élastiques dans les solides, tome 1 : Propagation libre et guidée  -  Paris : Masson (1996).

  • ...

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