Pour une approche complète de l'évaluation de fiabilité dans les microsystèmes

For a complete approach of microsystems reliability evaluation

• Auteur / Autrice : Mohamed Matmat
• Direction : Jean-Yves Fourniols
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception des circuits microélectroniques et microsystèmes
• Date : Soutenance le 03/09/2010
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systemes - LAAS
• Jury : Président / Présidente : Robert Plana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Fourniols, Daniel Esteve, Antoine Marty, Jose Munoz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Desmulliez, Claude Pellet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relaxation diélectrique

Microactionneurs

Fiabilité

Systèmes microélectromécaniques

Mots clés libres

Chargement diélectrique

Prototypage virtuel

Mems

Fiabilité prédictive

Modélisation analytique

Modélisation aux éléments finis

Micro-actionneur électrothermique

Micro-commutateur RF

Actionnement électrostatique

Virtual prototype

Mems

Predictive reliability

Analytical modelling

Finite element modelling FEM

Electrothermal actuator, switch RF

Electrostatic actuation

Charging effect

Résumé

La complexité des microsystèmes, leur multidisciplinarité, l’hétérogénéité des matériaux utilisés et les interfaces avec l’environnement extérieur rendent difficiles l’évaluation et la maîtrise de leur fiabilité indispensables pour l’exploitation des nombreuses possibilités innovantes qu’ils offrent.L’approche que nous avons proposée dans ce travail, afin de prédire la fiabilité des microsystèmes, se fonde sur l’usage intensif de la modélisation et de la simulation, dans les conditions d’usage du microsystème (profil de mission), en associant donc l’évaluation de la fiabilité à la démarche de conception : avant d’entreprendre une modélisation fonctionnelle de type VHDL-AMS, les objectifs de fiabilité sont exprimés explicitement dans le cahier des charges du microsystème, au même titre que les objectifs plus habituels de performances.Afin de supporter nos travaux, nous avons appliqué cette démarche de prédiction de la fiabilité sur deux types de microsystèmes :- des micro-actionneurs électrothermiques. - des commutateurs RF capacitifs à actionnement électrostatique

The complexity of microsystems, their multidisciplinarity, the heterogeneity of materials and interfaces with the external environment makes difficult the assessment and control of reliability, which is indispensable for the exploitation of the several innovative opportunities that they offer. The approach we proposed, in this work, to predict the reliability of microsystems is based on the intensive use of modelling and simulation, in the use and environmental conditions of micro-system (mission profile), thus by combining the reliability evaluation in the design process: before undertaking any type of functional modelling VHDL-AMS, reliability objectives are expressed explicitly in the specification of the micro-system, as well as the most common performance goals.To support our work, we applied this approach for predicting the reliability for two types of microsystems:- Electro-thermal micro-actuators.- Capacitive RF MEMS switches