Les systèmes micro-électromécaniques confrontés à des défis épineux
Les systèmes micro-électromécaniques (SMEM) sont fabriqués à l'aide de semi-conducteurs. Cependant, ce ne sont pas des circuits intégrés et ils présentent un ensemble différent de mécanismes de pannes et de problèmes de fiabilité. Les problèmes de fiabilité pour ces minuscules dispositifs qui associent composants mécaniques, micro-capteurs, éléments de commandes microscopiques et composants électriques sur un substrat à base de silicone habituel concernent plus les pannes mécaniques que les pannes électriques. Le projet HYDROSURF, en partie financé par l'Union européenne, s'est fixé comme objectif de réduire, voire d'éliminer les phénomènes d'adhésion pendant la fabrication des dispositifs SMEM, à l'origine de leur durée de vie limitée. Compte tenu de l'important rapport surface/volume qui les caractérise et de la douceur des surfaces des structures micro-usinées de la plupart des dispositifs micromécaniques, d'importantes forces de friction statique et d'adhésion risquent de faire leur apparition. L'importance de ces forces de surface est suffisante pour déformer et attirer ces structures vers le substrat, d'où l'apparition de pannes. Les chimistes, les ingénieurs en microsystèmes et les fabricants ont collaboré avec les clients OEM afin d'arriver à rendre hydrophobes les surfaces des microstructures en les revêtant d'une monocouche auto-assemblée et en évitant ainsi les effets délétères d'une éventuelle adhésion. Étant donné que le dépôt d'une monocouche en phase liquide s'accompagne de la production de grandes quantités de déchets nocifs pour l'environnement (y compris d'heptane), les efforts de recherche ont porté sur la mise en œuvre d'un processus de revêtement en phase vapeur. Afin de caractériser la surface de la monocouche auto-assemblée (MAS) en question, des outils de mesure d'angle de contact particuliers ont été mis au point par les ingénieurs de l'université de technologie du Danemark. Des substrats en forme de pastilles de différents matériaux, notamment de silicone, de saphir, de quartz et de pyrex, ont été revêtus à l'aide de couches MAS de test spéciales pour évaluer la précision de mesure des angles de contact, qui a atteint 0,1°. Combinés à un traitement de surface approprié, les mesures d'angles de contact peuvent permettre de définir les meilleurs processus de revêtement pour l'utilisation industrielle des monocouches auto-assemblées, spécialement conçues pour les microcomposants SMEM.
