Etude analytique, conception et microfabrication de microphones capacitifs miniatures
Auteur / Autrice : | Thierry Le Van Suu |
Direction : | Michel Bruneau, Stéphane Durand |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Acoustique |
Date : | Soutenance en 2008 |
Etablissement(s) : | Le Mans |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Au cours de la dernière décennie, les capteurs capacitifs de pression acoustique fabriqués sur puce silicium, ont fait l'objet d'études théoriques, expérimentales et technologiques, de manière à réaliser des microphones miniatures qui présentent de l'intérêt dans de nombreuses applications. Ces études ont été menées plus particulièrement sur les systèmes d'architectures conventionnelles, c'est à dire sur la modélisation et la microfabrication de dispositifs qui comportent un diaphragme (considéré comme une membrane), une électrode arrière plane (perforée ou non), et une couche de fluide visqueux et thermoconducteur située dans cet entrefer, prolongé par un réservoir périphérique. Le travail présenté dans ce mémoire de thèse constitue dans l'ensemble une extension de ceux menés depuis plusieurs années dans plusieurs laboratoires de par le monde dont le Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine. Une nouvelle architecture dans laquelle l'électrode arrière n'est plus plane a été proposée récemment dans la littérature. Les méthodes analytiques classiques utilisées ont conduit à des expressions simples pour la sensibilité du microphone, mais elles se trouvent limitées lorsque l'étude requiert des résultats très précis. C'est ainsi qu'une solution générale est proposée ici, qui prend en compte le couplage fluidemembrane d'une manière plus réaliste. Par ailleurs, le diaphragme est habituellement considéré comme circulaire et/ou comme ayant un comportement de membrane. C'est ainsi que, dans la seconde partie de cette étude analytique, des solutions sont proposées pour des plaques carrées, chargées par le fluide, incluant une extension au cas du ruban précontraint qui doivent répondent aux attentes de la communauté. La seconde partie de la thèse est double: -i) un microphone miniature, réalisé à l'aide des procédés de micro fabrication disponibles dans la centrale de micro technologies localisée à l'ENSIM, a été conçu et les principales étapes de sa réalisation ont été validées, ii) Une méthode expérimentale de mesure simultanée du module d'Young et des contraintes résiduelles est présentée et validée, qui se substitue avantageusement à notre sens aux méthodes en usage qui ne permettent l'accès qu'à un seul des deux paramètres, l'autre étant supposé connu.