La mécanique pour les microsystèmes électromécaniques (MEMS)

Thèmes abordés

Microsystèmes électromécaniques, MEMS, mécanique, poutre soumise à une traction, poutre en flexion, déplacement de la masse

Résumé du document

Ici on observe bien grâce à l'échelle de droite un déplacement de l'ordre de 10^-12 μm. En effet il faut observer la couleur rouge foncé car on veut constater le déplacement de la masse d'épreuve.
Or nous voulons un déplacement compris entre 1μm et moins de 2μm. Apres plusieurs essais et modification sur les poutres encastrées et la masse d'épreuve, nous avons constaté que nous devions augmenter la densité de la masse d'épreuve ainsi que le ressort.
Nous avons donc augmenté le ressort à une longueur de 950 μm et une épaisseur de 3 μm.
Après trois essais et avec nos nouvelles valeurs nous avons observé que nous devions encore augmenter la densité de la masse d'épreuve. Or, les variables nous permettant de faire cette modification sont la longueur et la largeur. Nous sommes donc passés à 600μm de largeur et 512 μm de longueur.

Extraits

[...] = / * F : force w : distance / * : [raideur]-1 On voit que la poutre a une raideur équivalente K = K = W/4 * H^3/L^3 formule très importante A faire : Prendre W = 2 µm L = 100 µm Calculer k ? On travaille avec le Silicium soit 160 Gpa K = W/4 * H^3/L^3 K = 160 * 2 µm * 2 µm /100 µm K = 640 N/m Expérience de la poutre sur COMSOL Nous avons choisi d'observer l'outil stress c'est-à-dire contraignant. Nous avons représenté la contrainte selon x. Composante x déplacement. Si tous les atomes sont écartés de la même distance donc même couleur. [...]

[...] Après trois essais et avec nos nouvelles valeurs nous avons observé que nous devions encore augmenter la densité de la masse d'épreuve. Or, les variables nous permettant de faire cette modification sont la longueur et la largeur. Nous sommes donc passés à 600µm de largeur et 512 µm de longueur. Ainsi nous avons pu observer un déplacement de 1µm. Ce qui répond bien au cahier des charges. Puis nous avons voulu augmenter un peu ce déplacement en re modifiant la largeur et longueur. Soit 750µm de largeur et 712 µm de longueur, nous avons obtenu µm. [...]

[...] Chp 2 : Mécanique pour les MEMS I Introduction aux grandes mécaniques Notion de déformation Cristal F But : tirer Comment ça va se déformer ? Identique Force de cohésion, énergie (ressort) Le ressort est identique quelque soit l'atome du cristal considéré. Représente les liaisons interatomiques. On applique une force F sur un objet encastré : U3 U1 U2 U3>U2>U1 Equidistance entre les atomes après l'opération de traction. La distance est identique mais le déplacement n'est pas identique. Le déplacement est une grandeur qui dépend de l'endroit où on se trouve dans le cristal. [...]

[...] Pour observer ce déplacement nous avons du calculer la force à appliquer au centre de gravité de la masse d'épreuve grâce à la formule suivante : F = m * d * 10 * g m = l * h h = 4 µm d = 2330 kg/m^3 (densité du Silicium) g = 9.81 m.s^-2 (gravité) Ici on observe bien grâce à l'échelle de droite un déplacement de l'ordre de 10^-12 µm. En effet il faut observer la couleur rouge foncé car on veut constater le déplacement de la masse d'épreuve. Or nous voulons un déplacement compris entre 1µm et moins de 2µm. Apres plusieurs essais et modification sur les poutres encastrées et la masse d'épreuve, nous avons constaté que nous devions augmenter la densité de la masse d'épreuve ainsi que le ressort. [...]

[...] La déformation c'est la grandeur pertinente c'est-à-dire elle ne dépend pas de l'endroit où on se place. En mécanique on ne va pratiquement plus parler de déplacement mais de déformation. Loi de Hooke (1637-1703) Déformation strain E : le module d'Young Plus E est grand, plus la déformation est faible c'est-à-dire plus le matériau résiste. Ex : le bois : E = 12Gpa = 12.10 Caoutchouc : E = 0.001 Gpa Carbone en filtre : E = 640Gpa Silicium : E = 160Gpa II. [...]