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Soutenance de Thèse de Thierry LE VAN SUU

Soutenance de Thèse de Thierry LE VAN SUU

Vendredi 24 Octobre 2008 à 13h30 à l’Université du Maine (salle ETNA).

Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DU MAINE
Spécialité : ACOUSTIQUE

sujet :
« Etude analytique, conception et microfabrication de microphones capacitifs miniatures »

devant le jury composé de :

Z. Skvor Professeur, CVUT (Prague), Rapporteur
D. Alquier Professeur, LMP (Tours), Rapporteur
T. Leblois Professeur, DCEP-ENSMM (Besançon), Examinatrice
J. Kergomard Directeur de Recherche CNRS, LMA (Marseille), Examinateur
P. Herzog Directeur de Recherche CNRS, LMA (Marseille), Examinateur
E. Gaviot Professeur, LAUM (Le Mans), Examinateur
P. Lotton Chargé de Recherche (HDR) CNRS, LAUM (Le Mans), Invité
M. Bruneau Professeur émérite, LAUM (Le Mans), co-directeur de Thèse
S. Durand Maître de Conférences, LAUM (Le Mans), co-directeur de Thèse

Résumé :
Au cours de la dernière décennie, les capteurs capacitifs de pression acoustique fabriqués sur puce silicium, ont fait l’objet d’études théoriques, expérimentales et technologiques, de manière à réaliser des microphones miniatures qui présentent de l’intérêt dans de nombreuses applications. Ces études ont été menées plus particulièrement sur les systèmes d’architectures conventionnelles, c’est à dire sur la modélisation et la microfabrication de dispositifs qui comportent un diaphragme (considéré comme une membrane), une électrode arrière plane (perforée ou non), et une couche de fluide visqueux et thermo-conducteur située dans cet entrefer, prolongé par un réservoir périphérique.

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse constitue dans l’ensemble une extension de ceux menés depuis plusieurs années dans plusieurs laboratoires de par le monde dont le Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Maine.

Une nouvelle architecture dans laquelle l’électrode arrière n’est plus plane a été proposée récemment dans la littérature. Les méthodes analytiques classiques utilisées ont conduit à des expressions simples pour la sensibilité du microphone, mais elles se trouvent limitées lorsque l’étude requiert des résultats très précis. C’est ainsi qu’une solution générale est proposée ici, qui prend en compte le couplage fluide-membrane d’une manière plus réaliste. Par ailleurs, le diaphragme est habituellement considéré comme circulaire et/ou comme ayant un comportement de membrane. C’est ainsi que, dans la seconde partie de cette étude analytique, des solutions sont proposées pour des plaques carrées, chargées par le fluide, incluant une extension au cas du ruban précontraint qui doivent répondent aux attentes de la communauté.

La seconde partie de la thèse est double : -i) un microphone miniature, réalisé à l’aide des procédés de micro fabrication disponibles dans la centrale de micro technologies localisée à l’ENSIM, a été conçu et les principales étapes de sa réalisation ont été validées, ii) Une méthode expérimentale de mesure simultanée du module d’Young et des contraintes résiduelles est présentée et validée, qui se substitue avantageusement à notre sens aux méthodes en usage qui ne permettent l’accès qu’à un seul des deux paramètres, l’autre étant supposé connu.