Microsystème électromécanique

Un microsystème électromécanique est un microsystème comprenant un ou plusieurs éléments mécaniques, utilisant l'électricité comme source d'énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur et/ou d'actionneur avec au moins une structure présentant...



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Engrenages MEMS. La barre blanche donne l'échelle : 0, 5 mm

Un microsystème électromécanique est un microsystème comprenant un ou plusieurs éléments mécaniques, utilisant l'électricité comme source d'énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur et/ou d'actionneur avec au moins une structure présentant des dimensions micrométriques; et la fonction du dispositif est en partie assurée par la forme de cette structure. Le terme systèmes microélectromécaniques est la version française de l'acronyme anglais MEMS (Micrœlectromechanical systems). En Europe, le terme MST pour MicroSystem Technology est aussi d'usage, quoique nettement moins courant.

Issus de la technologie de la micro-électronique, les MEMS font appel pour leur fabrication aux microtechnologies, qui permettent une production à grande échelle. Ils sont utilisés dans des domaines aussi variés que l'automobile, l'aéronautique, la médecine, la biologie, les télécommunications, mais aussi dans certaines applications «de l'ensemble des jours» telles que certains vidéoprojecteurs, téléviseurs haute-définition ou coussins gonflables de sécurité pour automobiles («Airbags»).

Histoire

Les MEMS ont été développés au début des années 1970 comme dérivés de la micro-électronique et leur première commercialisation remonte aux années 1980 avec des capteurs de pression sur silicium qui remplacèrent rapidement les technologies plus anciennes et forment toujours une part importante du marché des MEMS. Depuis lors les MEMS ont connu un important développement et restent toujours en plein essor.

C'est un domaine de recherche assez récent qui combine l'utilisation des techniques électroniques, informatiques, chimiques, mécaniques, optiques. Les MEMS sont le plus fréquemment à base de silicium, mais on utilise aussi d'autres matériaux suivant l'correction de leurs propriétés physiques à certaines applications, comme les métaux, les matériaux piézoélectriques, divers polymères,  etc.

Face au développement de ce domaine, on a vu apparaitre des termes dérivés pour désigner des MEMS spécialisés. A titre d'exemple, dans le domaine optique on utilise le terme MŒMS (Micro Opto Electro Mechanical Systems) ou Optical MEMS, tandis que dans le domaine biologique on utilise bioMEMS. On notera aussi un nouveau terme, NEMS (Nano Electro Mechanical Systems), Nanosystèmes en français, désignant des structures identiques aux MEMS mais de taille sub-micrométrique.

Technologie de fabrication

Les technologies de fabrication des microsystèmes dérivent assez beaucoup de celles de la microélectroniques. Des Wafers de silicium sont le plus souvent utilisés comme substrat, et les microsystèmes sont produits par une succession d'étapes d'épitaxie, de résinage, de photolithographie et d'attaque sèche ou humide.

Les principales spécificités des technologies de microsystèmes, comparées à la microélectronique, sont liées à la réalisation de parties mobiles, par conséquent assez détachées du substrat, ce qui s'obtient le plus souvent par recours à une couche sacrificielle.

Composition

Les MEMS sont composés de mécanismes mécaniques (résonateurs, poutres, micromoteurs, etc. ) réalisés sur silicium à l'échelle micrométrique. Ces différents éléments mécaniques sont mis en mouvement (actionnés) grâce aux forces générées par des transducteurs électromécaniques. Ceux-ci sont alimentés par des tensions produites avec des circuits électroniques avoisinants. Les transducteurs électromécaniques jouent alors le rôle de l'interface entre les domaines mécanique et électrique. Les transducteurs électrostatiques ou capacitifs y sont utilisés le plus fréquemment, quoiqu'on puisse rencontrer des interfaces électromécaniques basées sur des phénomènes magnétiques et thermomécaniques.

Exemples d'application

Si les laboratoires ont imaginé et produit un nombre immense de MEMS, avec des applications allant de l'électronique à la biologie, principaux (industriellement) sont :

Notes et références

Voir aussi

Liens externes


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