Lettre du LAAS

Publication trimestrielle du Laboratoire
d'analyse et d'architecture des systèmes du CNRS

Les microcommutateurs MEMS ohmiques présentent des performances électriques très intéressantes mais sont encore l'objet de difficultés de développement sur le plan de la fiabilité. Le contact sous très faible force, très sensible à des paramètres difficiles à maîtriser, a été l'objet d'une méthode de modélisation développée précédemment au LAAS-CNRS, dont le principe consiste à effectuer une acquisition AFM des surfaces concernées, à construire un maillage des surfaces et des volumes sous-jacents, et à effectuer une simulation du contact mécanique. Cette thèse a pour objectif d'évaluer les possibilités d'extension de cette méthode à des calculs multiphysiques, ce qui permettrait de prendre en compte les couplages thermiques qui sont de première importance dans la compréhension du comportement du contact mécanique et électrique.La thèse comporte une partie dédiée à la validation du calcul mécanique par rapport à des résultats expérimentaux obtenus précédemment par nano-indentation d'un échantillon plan d'une part, et par actionnement en micro-flexion d'une structure de microcommutateur d'autre part.Des simulations par éléments finis multiphysiques sont alors réalisées et les résultats en termes de résistance électrique sont comparés avec des résultats expérimentaux obtenus sur le banc de micro-flexion. On observe une très forte sous-estimation de la résistance électrique, et donc des élévations de température. Ce constat est attribué à la présence de films isolants en surface d'une au moins des surfaces de contact.La dernière partie de la thèse s'intéresse à développer des modèles qui incluent un film isolant. Ces modèles s'appuient sur une géométrie simplifiée d'aspérité. Les modèles les plus intéressants incluent des "nanospots": le film isolant est parsemé de zones conductrices, de très faibles dimensions. Les résultats permettent de cerner les caractéristiques typiques possibles de la géométrie dans cette configuration