Lettre du LAAS

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

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. Ces difficultés sont d'autant plus grandes que les coûts de conception et de fabrication sont encore élevés ce qui interdit des essais systématiques sur les produits terminés pour en faire une évaluation "post end". Cette problématique invite, comme c'est le cas pour les grands systèmes complexes, à mettre en place les méthodes et les outils d'une analyse prédictive de cette fiabilité.L'idée et la méthodologie qui sont explorées dans ce travail de thèse se résument comme suit : l'exigence de fiabilité est une exigence fondamentale dans la démarche de conception d'un microsystème , elle doit être prise en compte au plus tôt dans le processus de conception et faire l'objet d'évaluations prédictives tout au long du travail de conception jusqu'au prototypage. Ces évaluations prédictives successives ne peuvent donc s'appuyer que sur les acquis antérieurs qui apportent d'une part la maîtrise des opérations technologiques et d'autre part la connaissance des mécanismes de défaillances déjà identifiés avec leurs modèles physiques ou empiriques. L'approche proposée 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 actionneurs électrothermiques que nous avons réalisés selon une démarche de conception personnelle. Ils présentent des mécanismes de défaillances engendrés par des sollicitations d'actionnement d'origine thermique, que nous avons caractérisés expérimentalement par des essais systématiques ,-       des commutateurs RF capacitifs à actionnement électrostatique pour lesquels l'analyse fonctionnelle détermine une cause essentielle de défaillance qui est le "charging effect" et à partir duquel nous avons construit un modèle de fiabilité complet.