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Fiche détaillée Thèses
Université Paul Sabatier - Toulouse III (19/07/2005), P.PONS, R.PLANA (Dir.)
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Nouvelle filière technologique pour micro-commutateurs parallèles capacitifs micro-ondes sur membrane diélectrique
Laurent Rabbia1

Ce mémoire traite de l'élaboration d'une nouvelle filière technologique pour micro-commutateurs parallèles capacitifs micro-ondes sur membrane diélectrique. Les micro-commutateurs sont des ponts à air métalliques actionnés électrostatiquement et structurés par un micro-usinage de surface. Un micro-usinage de volume est réalisé pour obtenir une membrane sur laquelle les circuits fabriqués sont faibles pertes. Le chapitre I présente le procédé technologique global utilisé. Dans un premier temps nous détaillons les briques de base constituant chacun des procédés des deux faces de la plaquette, la face supérieure pour le micro-commutateur et la face inférieure pour la membrane. La fin de ce chapitre est consacrée à l'optimisation de l'enchaînement de ces deux procédés afin d'assurer une bonne compatibilité technologique de l'ensemble des étapes. Le chapitre II traite de l'analyse mécanique des ponts métalliques. Les modèles analytiques de la littérature concernent en général des ponts plats à encastrements parfaits. C'est pourquoi nous avons tout d'abord exposé les résultats de simulations d'un micro-commutateur suivant différentes configurations. L'analyse de son comportement permet d'anticiper certains problèmes liés à sa conception. Une seconde partie est consacrée à la mesure des raideurs mécaniques de différents modèles de ponts métalliques. A la fin du chapitre nous présentons une méthode permettant d'évaluer le module d'Young et la contrainte initiale moyenne en utilisant les mesures précédemment effectuées. Le chapitre III concerne la caractérisation micro-onde de démonstrateurs. Dans une première partie le comportement des micro-commutateurs est évalué à l'aide d'outils analytiques. Nous pouvons ainsi anticiper les problèmes de réalisation et estimer l'influence de chaque paramètre du micro-commutateur sur son comportement. Une deuxième partie est consacrée aux caractérisations micro-ondes d'un micro-commutateur sur silicium massif et sur membrane. Pour finir, ce dernier est intégré dans un démonstrateur plus complexe lui-même intégré dans un système participant à une tête de réception.
1 :  LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Micro-commutateurs parallèles capacitif micro-ondes – Membrane diélectrique – Ponts à air métalliques – Micro-usinage de volume et de surface – Compatibilité technologique – Raideurs mécaniques – Analyse micro-onde

This memoir deals with the elaboration of a new manufacturing process for microwaves capacitive parallel microswitches on dielectric membrane. The microswitches are obtained with air-gap metallic bridges actuated by electrostatic strength and patterned by surface micromachining. A volume micromachining is carried out to obtain a membrane on which the manufactured circuits are low losses. Chapter I explain the global technological process. First we present separately each process step used on each wafer face : the top side for the microswitch and the bottom side for the membrane. The end of this chapter is devoted to the optimization of the sequence of these two processes in order to ensure a good technological compatibility of the whole of the steps. Chapter II presents the mechanical analysis of the metal bridges. The analytical models in the literature are generally related to flat bridges with perfect anchorages. That's why, in a first part, we exposed simulations results obtained on a microswitch with differents configurations. The analysis of its behaviour makes it possible to anticipate some problems related to its design. A second part is devoted to measurement of the mechanical stiffnesses of various models of metallic bridges. At the end of the chapter we present a method allowing to evaluate the Young modulus and the average initial stress by using measurements previously realized. Chapter III relates to the microwave characterization of demonstrators. In a first part the behaviour of the microswitches is evaluated using analytical tools. So we can anticipate the problems of realization and estimate the influence of each parameter of the microswitch on its behaviour. A second part is devoted to the microwaves characterizations of a microswitch on massive silicon and membrane. To finish, this last is integrated in a more complex demonstrator itself integrated in a system taking part in a head of reception.
Capacitive microwaves parallel microswitches – Dielectric membrane – Metal bridges with air – Volume and surface micromachining – Technological compatibility – Mechanical stiffness – Microwave analyzes