- Accéléromètres pour mesures de vibration basses fréquences, déplacement et de faibles accélérations
- Capteurs de vitesse angulaire
Qu’est ce que le MEMS ?
Mems est un microsystème électromécanique en anglais « MicroElectroMechanicalSystems » qui est fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs. L’intérêt de cette technologie est sa dimension microscopique, de l’ordre d’une dizaine de nanomètres qui permet une intégration dans un composant miniature. Le système est un assemblage de silicium et composants variés associés dans un processus d’usinage et donne une réponse électrique au niveau du comportement micromécanique de la pièce. Cette technologie permet une fabrication du capteur en « monobloc »: les composants sont en effet agglomérés et forment un bloc unique et surtout miniature. Ils peuvent ainsi s’adapter à toute une série d’applications et d’intégration de mesure, par exemple sur les téléphones portables, les inclinomètres, les accéléromètres. La technologie MEMS permet également une certaine automatisation de la production, surtout le lancement en série pour de grands volumes de composants et la répétabilité de caractéristiques .
MÉTHODE DE PRODUCTION DU MEMS
Le Wafer de Mems est composé d’éléments souches de silicium dont la propriété mécanique est très intéressante: il ne présente pratiquement pas d’istéresis, ni de fatigue et le maintien de vie du composant est de l’ordre de milliards de cycles d’utilisation.
L’élément souche est un disque de silicium d’épaisseur entre 110µs à 1,2mm sur lequel on dépose des profils et couches minces calibrées en y ajoutant une gravure pour définir les différentes pièces qui composent l’élément mécanique.
Des couches supérieures de différents étages sont ajoutées, érodées dans des bains pour l’usinages des différentes pièces et passées en ensuite en étuves thermiques, agglomérées, découpées, nettoyées et testées pour séparer les éléments sensibles du composant.
La technologie capacitance variable
La technologie capacitive a ses origines en 1745, développée par Ewald Georg von Kleist en Allemagne. La technologie capacitive consiste en un assemblage de deux surfaces séparées par un milieu non conducteur e. Les propriétés du signal d’un capteur dépendent de la distance, du media et de la dimension des surfaces.
Cette technique nécessite d’intégrer l’élément sensible dans un circuit, contrairement aux capteurs résistifs ou piézo-électriques qui existent avec ou sans électronique intégrée.
Atouts
Mesure continue : Sous une contrainte constante, le signal basé sur la distance entre les surfaces est maintenu. Il permet la mesure d’accélérations continues et de mouvements lents.
Stabilité en température : les composants VC sont extrêmement stables, ils sont donc approprié pour les mesures de grandes durées ou avec des variations de température,.
Faible accélération : la combinaison des paramètres (distance, surface, raideur, ..) permettent une adaptabilité et des mesures précises de très faibles niveaux d’accélération.
Moment angulaire et gyroscopie
Force de Coriolis
Si un objet se déplace dans un axe et qu’il subit une rotation dans un axe perpendiculaire, alors une nouvelle force est générée dans une direction perpendiculaire au plan constitué.
Moment angulaire
Un gyroscope reste stable lorsqu’il est en rotation car il préserve son moment angulaire, Toute nouvelle contrainte appliquée entrainera une compensation proportionnelle ou un changement de son axe en réaction
capacite variable & vitesse angulaire
Las capteurs de vitesse angulaire utilisent un gyroscope à capacitance variable. L’axe de mesure X est la résultante de la rotation en axe Z appliquée la sollicitation initiale sur l’axe Y. Ce MEMS est intégré dans un circuit électrique et délivre un signal en mV/°/sec.