CONCEPTION D’UN MICRO-INITIATEUR PYROTECHNIQUE SECURISE SUR SILICIUM, PYROSECURE

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Les initiateurs haute énergie

Les technologies d’initiation qui sont présentées dans la section qui suit visent à réduire les problèmes d’initiation intempestifs en exigeant des seuils de déclenchement électriques élevés.

Initiateur à fil explosif ou EBW (Exploding Bridge Wire)

La géométrie d’un EBW est très proche de celle des détonateurs à fil chaud comme le montre la Figure 10. La différence intervient principalement au niveau de l’apport de l’énergie. Dans le cas d’un EBW un très fort courant est appliqué pendant un temps très bref (approximativement 1000A/µs), ce qui vaporise le fil ou le film conducteur. La vaporisation apparaît sous la forme d’un dégagement d’énergie thermique associée à une onde de choc ce qui initie la charge pyrotechnique de l’initiateur. Les temps d’initiation sont de l’ordre de la microseconde avec des énergies consommées généralement de l’ordre de 2J. Ces initiateurs ont été développés dans les années 40 pour le développement d’arme nucléaires [20].
Ils ont un double avantage : outre les hauts niveaux de courants qui les préservent des déclenchements parasites (électromagnétique, électrostatique), la forte énergie issue de la vaporisation du fil conducteur permet d’initier directement des charges secondaires beaucoup plus stables que les charges primaires, ce qui va aussi dans le sens de la sécurité. Cependant les forts courants et les fortes puissances requises pour l’initiation (plus de 200A et 200kW) ne sont pas compatibles avec la miniaturisation et l’intégration : problème d’architecture, problème d’alimentation (en terme de source et de transfert vers l’initiateur), capacités importantes…

Initiateurs de type Slapper ou EFI (Exploding Foil Initiator)

C’est une variante américaine du « fil explosif ». Il est le résultat de recherches initiées en 1976 par le Lawrence Livermore Laboratory [21] et tend à s’imposer aujourd’hui dans les équipements militaires.
L’onde de choc créée par la vaporisation du fil n’est plus utilisée pour initier la charge pyrotechnique mais pour projeter un disque diélectrique (mylar, kapton) à travers un trou au fond duquel se trouve la charge à initier. C’est l’impact de ce disque appelé slapper ou flyer qui fournit l’énergie nécessaire à l’initiation d’une charge primaire ou bien, comme pour le fil explosif, secondaire.
Le transfert d’énergie se fait sur toute la surface du disque qui a un diamètre de l’ordre du millimètre contrairement aux détonateurs de type EBW dans lequel il est beaucoup plus ponctuel. Or, une initiation de qualité nécessite d’amener un volume minimum d’explosif à la température et à la pression à laquelle l’initiation se fait. L’augmentation de la surface d’échange va permettre d’atteindre plus facilement ces conditions et ceci, pour des énergies plus faibles. Ce choix d’initiation par impact permet d’initier des charges pyrotechniques encore moins sensibles que celles initiées par le fil explosif. Notons qu’il n’y a aucun contact physique entre les parties conductrices et la charge à initier, ce qui renforce la sécurité.
Toutefois comme pour l’initiateur à fil explosif, les forts courants d’initiation nécessitent une architecture particulière qui fait obstacle à la miniaturisation. Sa structure est aussi plus complexe qu’un simple initiateur à fil chaud.

Les autres solutions développées

D’autres solutions d’initiation plus marginales existent :
– L’amorçage opto-pyrotechnique par laser a fortement bénéficié du développement des technologies diode laser. Dans ce type d’initiateur le faisceau laser est guidé par fibre optique jusqu’à la charge pyrotechnique pour provoquer son échauffement jusqu’à sa température d’initiation. Les principaux avantages d’une initiation optique est le non contact entre la source émettrice de chaleur et le matériau pyrotechnique permettant alors de décaler la fibre optique pour éviter toute initiation, ou bien encore leur insensibilité aux phénomènes d’induction électromagnétiques et électrostatiques (ESD). La principale application des systèmes optiques est l’allumage des moteurs de roquettes.
– Une autre solution consiste à utiliser un matériau pyrotechnique et à provoquer directement son échauffement par passage d’un courant. L’énergie d’initiation est faible (de l’ordre du µJ) ce qui en fait un système fortement sensible à tous les phénomènes parasites. De plus la résistance du matériau pyrotechnique varie grandement en fonction des conditions de préparation (densité, homogénéité…) ce qui influe sur ses performances. Cette solution n’est donc pas recommandée par les documents de normalisation militaire.
– On peut aussi remplacer les fils métalliques des systèmes à fil chaud par un fil conducteur en carbone (graphite). C’est un système fiable mais ayant des niveaux de déclenchement très bas (0.1µJ) adaptés aux systèmes ayant une alimentation de faible puissance. Cette sensibilité n’est pas un gage de sécurité et les documents de normalisation militaire ne conseillent pas son utilisation.
– La charge pyrotechnique peut être initiéé en créant un arc électrique entre deux contacts séparés. Bien que ce soit la première forme existante de détonateur électro-explosif, nous n’avons pas retrouvé trace d’applications récentes utilisant ce type de système.

Les différentes solutions de sécurisation des initiateurs

Comme il l’a été évoqué tout au long de ce chapitre la sécurité des systèmes d’armement est avec leurs performances, un point essentiel à prendre en compte. Nous avons vu lors de la description des éléments constituants d’une amorce qu’un module spécifique était dédié à la sécurité. Toutefois chaque initiateur doit aussi de manière individuelle répondre à des exigences sécuritaires de protection électrique.

Sécurité électrique

La commande électrique des initiateurs les rend potentiellement sensibles aux agressions électriques de type électrostatique, coup de foudre, impulsion électromagnétique, rayonnement émis par des émetteurs radio ou radar appelé aussi effet DRAM1. Différents critères sont mis en place pour s’assurer que les initiateurs ne présentent aucun danger.
Les initiateurs doivent notamment pouvoir supporter au moins 1A/1W pendant 5 min sans entraîner l’initiation du matériau pyrotechnique. Il convient aussi de vérifier la tenue du système aux décharges électriques de type corps humain (25kV) [16]. Ces tests sont particulièrement contraignants pour les initiateurs faible énergie, qui s’échauffent très rapidement.
Deux solutions technologiques sont suivies :
– La première consiste à placer l’élément chauffant dans un environnement dissipateur thermique. Pour les initiateurs à fil chaud où le matériau pyrotechnique entoure complètement le fil, les pertes thermiques seront favorisées en utilisant des supports de fil fortement conducteur thermique ou bien en augmentant le diamètre des fils. On peut aussi utiliser une charge primaire conductrice thermique pour évacuer la chaleur. Dans le cas du SCB, c’est le substrat sur lequel est déposé l’élément chauffant qui sert de dissipateur thermique. Lors de la conception on peut dans ce cas favoriser les pertes thermiques en augmentant les surfaces en contact.
– La seconde consiste à réduire l’échauffement potentiellement créé par un courant parasite en minimisant la résistance électrique des éléments chauffants. Un compromis entre sécurité et performance (faible courant d’initiation et donc forte résistance) a été trouvé autour de 1ohm [22]. Un ohm permet en effet de dégager 1W lorsque l’élément chauffant est traversé par un courant de 1A et donc de satisfaire au minimum requis par la norme.
La conception de l’initiateur est donc faite dans un souci de sécurisation qui se traduit par une augmentation du seuil de déclenchement. Toutefois, ces précautions ne sont pas toujours considérées comme suffisantes et nécessitent parfois l’ajout de protections électriques complémentaires. Elles prennent la forme de circuits placés en parallèle de l’initiateur. La solution la plus simple consiste à relier les deux contacts de l’initiateur par un fil conducteur reliant ses deux contacts. Cette solution est particulièrement utilisée lors du stockage. Le court circuit peut être retiré manuellement avant lancement, mais dans ce cas le système se retrouve susceptible d’être déclenché avant son opération. Des solutions ont donc été proposées, pour retirer ce court circuit peu de temps avant l’amorçage, sous l’effet par exemple d’événements extérieurs : pression de l’eau dans le cas d’amorce sous-marine [23], ou bien encore force d’inertie apparaissant lors de l’impact ou du lancement [24]. Il est aussi possible d’avoir un court circuit commandable [25], à condition que la commande soit elle-même suffisamment sécurisée.
Une autre solution consiste à avoir un circuit parallèle consistant en une diode Zener, dont le seuil de déclenchement sera choisi égal au seuil de déclenchement de l’initiateur [26,27]. Ainsi pour des décharges électrostatiques supérieures au seuil de déclenchement de l’initiateur, et risquant donc de déclencher l’amorçage, la diode est passante et évacue le courant parasite vers la masse. Par contre pour des perturbations inférieures ou égales au seuil de fonctionnement de la diode, celle-ci est bloquée et le courant traverse l’initiateur. Ce type de solution suppose que toutes les perturbations de niveau inférieur au seuil de déclenchement de l’initiateur sont sans effet. Or généralement les initiateurs pyrotechniques sont caractérisés par deux seuils : un seuil non-feu, en dessous duquel l’initiation est impossible et un seuil de mise à feu au-dessus duquel l’initiation est réalisée de manière très fiable. Entre ces deux seuils le fonctionnement est beaucoup plus aléatoire, ce qui constitue une limitation pour la sécurisation par diode zener

Sécurité mécanique : interruption de chaîne pyrotechnique

L’interruption de chaîne pyrotechnique est obligatoire dès que des charges primaires [16] sont utilisées, c’est-à-dire pour tous les initiateurs faible énergie. Comme décrit précédemment cette interruption consiste en une ou plusieurs barrières isolant la charge primaire du reste de la chaîne, pour mettre le système complet dans un état sécurisé.
L’actionnement peut être commandé électriquement ou bien sous l’effet d’événements extérieurs liés au fonctionnement normal de l’amorce, comme les forces d’accélération lors du lancement de la charge ou dans le cas d’un système intégrant un module de propulsion (missile, roquette) les gaz de propulsion.
La position sécurisée des amorces peut être verrouillée par plusieurs loquets à actionnement indépendant, assurant alors qu’un phénomène qui en déverrouille accidentellement un, n’ait pas d’influence sur les autres.

Résumé des solutions d’initiation et leur niveau de sécurité associé

Nous venons de présenter les principales solutions d’initiation, classées en deux catégories : initiateurs à faible et à haut seuil de déclenchement. Nous avons vu que l’initiation par fil chaud est la plus simple à mettre en œuvre et permet d’initier des charges pyrotechniques avec des énergies réduites. Toutefois ce type de système requiert une attention particulière en ce qui concerne sa sécurisation, en particulier en intégrant divers éléments de protection. Au contraire les initiateurs forte énergie nécessitent de forts courants qui permettent d’initier directement une charge secondaire, ce qui les rend intrinsèquement plus sécurisés. Ils induisent néanmoins des contraintes supplémentaires en terme contrôle de l’alimentation.
Les initiateurs de type SCB sont des initiateurs à faible énergie. Ils ont toutefois des caractéristiques communes avec les initiateurs haute énergie : architecture d’alimentation contraignante, niveau de courant donc de sécurité élevé.

Présentation de l’architecture proposée

Spécifications générales du micro-initiateur

L’objectif du projet est de concevoir un micro-initiateur sur silicium à faible niveau de déclenchement tirant pleinement profit des technologies microsystèmes et de leur capacité à miniaturiser et à intégrer des éléments de protection électronique pour assurer un niveau de sécurité équivalent ou supérieur à celui des initiateurs classiques décrits dans le chapitre précédent.
Les spécifications du micro-initiateur sécurisé que nous avons à concevoir sont présentées sur la Figure 14. Il comprend quatre fonctions:
– l’initiation,
– l’armement,
– le désarmement,
– la stérilisation.
Le micro-initiateur à concevoir devra inclure l’ensemble de ces fonctions dans un volume minimal fixé à moins de 1cm3. L’application impose d’avoir un système fiable au sens qu’il puisse fonctionner après plusieurs années de stockage.
Le système de protection sécuritaire du micro-initiateur est l’élément clef de nos spécifications. Il doit répondre aux critères de la norme STANAG 4187 [1], en particulier:
– insensibilité à 1A/1W/5min,
– résistance aux décharges électriques de type « corps humain » (+/- 25kV).
Soumis à ces agressions, l’initiateur ne doit, en aucun cas, être déclenché et les performances de l’initiateur ne doivent pas être dégradées.
Enfin, le système doit être résistant aux environnements militaires : contraintes subies lors du lancement de la munition (vibration, accélération linéaire, angulaire…), chocs subis lors de la manipulation, gamme de température étendue…
Dans le cadre de cette thèse, nous cherchons à concevoir et réaliser un premier démonstrateur avec pour objectif de valider nos choix technologiques et architecturaux. Les spécifications constituent un guide pour fixer nos choix de conception à partir de quoi nous devrons nous assurer du bon fonctionnement de l’ensemble des fonctions ainsi que du niveau de sécurisation effectif. Nous ne visons pas la validation de la tenue aux agressions électromagnétiques qui seront l’objet de l’étape de développement suivante.

Détails des fonctions assurées par le micro-initiateur sécurisé

Fonction initiation

C’est la fonction principale du microsystème. Son rôle est d’allumer, par une commande électrique, une charge pyrotechnique de type primaire ou bien propergol. Nous retenons l’idée d’une initiation par effet joule grâce à une résistance électrique placée au contact de l’initiateur (cf Figure 15). Ce choix nous est dicté par la simplicité du concept et sa facilité d’intégration sur silicium.

La mise en veille sécurisée

Avant armement, l’initiateur doit être maintenu en mode de veille sécurisée. Dans notre approche, cette exigence est assurée par le maintien d’un court circuit électrique franc placé entre les deux contacts de l’initiateur (cf Figure 16). Aussi, en position de veille, aucun événement extérieur (de nature électromagnétique, humaine ou autre) ne peut initier la mise à feu par la résistance. Pour réellement parler de veille sécurisée, il faut que ce court circuit soit maintenu en position sans apport d’énergie extérieure. En effet en cas de panne électrique, il faut être sûr que le système restera sécurisé.
Notre proposition est donc de réaliser un court-circuit commandable, intégré autour de l’initiateur, qui puisse être déverrouillé en un temps court avant l’actionnement de l’amorce.
L’aspect commandable est primordial car il offre une flexibilité de mise en oeuvre:
– Répondant à la prise en compte d’événements extérieurs par l’intermédiaire de capteurs, ce qui peut être assimilé à un actionnement automatique,
– Par décision directe de l’opérateur,
– Par programmation.
L’aspect commandable du court-circuit autorise une plus grande liberté que les courts-circuits classiques à commande manuelle retirés avant le lancement ou déclenchés par événement extérieur lors du lancement, par exemple l’accélération. Le temps de réponse en ce sens n’est pas une contrainte car le système présenté permet d’armer le système à n’importe quel moment, avant, pendant ou bien après le lancement. On se fixe toutefois comme objectif de pouvoir armer le système en moins de 1 seconde [2].

Fonction armement

L’armement consiste à déverrouiller l’initiateur pour permettre sa mise à feu. Dans notre proposition d’architecture, l’armement consistera donc à venir supprimer le court circuit à la masse (cf Figure 17).
Pour s’assurer que l’armement ne soit pas réalisé de façon accidentelle, le seuil de déclenchement de cette fonction d’armement devra être calibré pour satisfaire aux exigences auxquelles l’initiateur est normalement soumis et définies dans le STANAG 4187 [1].

Fonction désarmement

C’est la fonction complémentaire de la précédente. Elle consiste à venir rétablir le court-circuit à la masse (cf Figure 18). Comme pour la fonction armement, on peut envisager de calibrer le seuil de déclenchement de cette fonction ou d’y associer des sécurités électriques.

Fonction stérilisation

Cette fonction consiste à venir annihiler définitivement la possibilité de mise à feu de l’initiateur. Nous proposons alors de sectionner la ligne d’alimentation (cf Figure 19). Associé à un rétablissement du court circuit à la masse (désarmement), cette fonction rend le système complètement inapte à fonctionner. Elle est indépendante du système de protection par court-circuit évoqué jusqu’à présent. Elle trouve son utilité non pas avant l’utilisation de l’amorce mais dans le cas d’un actionnement défectueux qui laisserait la munition sur le lieu de l’impact en position armée. Cette fonction peut être particulièrement utile dans le cadre d’opérations de déminage.

Architecture logique du microsystème d’initiation sécurisé

Les différentes fonctions de l’initiateur sécurisé décrites dans la partie précédente peuvent être réalisées en intégrant des interrupteurs ON-OFF et OFF-ON autour d’un micro-initiateur comme le montre la Figure 20. On retrouve sur cette figure toutes les options que nous avons décrites : l’initiation, l’armement, le désarmement et la stérilisation. La logique est très simple :
– sortie d’usine le système est sécurisé par un court circuit physique de la résistance d’initiation R.
– Quelques instants avant initiation, de manière automatique, l’armement consiste à « sectionner » le court circuit.
– Si nécessaire, on peut désarmer le système en rétablissant une fois la mise en veille, par le rétablissement du court-circuit.
– Si pour diverses raisons, il faut rendre l’initiateur inopérant, la stérilisation consiste à sectionner la piste d’alimentation de l’initiateur.
L’ensemble de ces fonctions peut être assuré par de simples interrupteurs comme le montre la Figure 20.
Le rôle de la résistance de dissipation thermique r présenté sur Figure 20 est stratégique. C’est l’équilibre entre le rôle de r et R qui rend l’approche très attractive :
– Comme le recommande la norme, quand l’initiateur est en position de veille sécurisée et que le court circuit est traversé par 1A, elle permet de dissiper 1W et ainsi satisfaire aux exigences de cette norme sans incidence sur l’initiation.
– Quand l’initiateur est armé, elle doit absorber le minimum d’énergie pour que la majorité soit dissipée à travers la résistance de l’initiateur.
A partir de ces exigences, on fixe la valeur de r à 1Ω. Cette valeur doit être bien supérieure à la résistance du court-circuit (Rcc) et négligeable devant celle de l’initiateur (R)(cf Figure 21). Quelles que soient les fonctions électroniques qui pourraient être associées à cette architecture de base, ce sont les valeurs relatives de r et R qui font l’originalité du système et la perspective de réaliser une intégration totale sur silicium.

Nos choix technologiques

Les principes que nous venons de présenter correspondent à un modèle logique de l’initiateur sécurisé. Ils ne font pas référence aux technologies nécessaires à leur mise en œuvre. Nous avons choisi les technologies microsystèmes pour l’intégration de ce micro-initiateur sécurisé pour plusieurs raisons :
– l’expérience du laboratoire en technologies microsystèmes,
– la compatibilité électronique qui permettra à terme d’intégrer un circuit de commande,
– la compatibilité avec l’intégration ultérieure de capteurs, eux-mêmes en technologies microsystèmes.
Cette approche permet de rendre le système « intelligent » en le rendant autonome et réactif aux diverses conditions d’utilisation.
Il faut aussi rajouter que le choix des technologies microsystèmes amène des atouts supplémentaires comme :
– la capacité de miniaturisation,
– la réduction des énergies nécessaire au fonctionnement.
Ces derniers points sont critiques pour les systèmes embarqués dont l’autonomie doit être maximale.
A partir de tous ces points les technologies microsystèmes à base de silicium nous sont apparues une solution très intéressante pour la réalisation d’un micro-initiateur sécurisé.

Conception de l’initiateur pyrotechnique sécurisé ou PYROSECURE

La conception d’un microsystème d’initiation sécurisé que nous appellerons dans le reste du document PYROSECURE, ne peut pas pour l’instant appliquer totalement les règles habituelles de conception descendante, à savoir des spécifications au prototypage, car beaucoup d’éléments que nous allons décrire sont totalement nouveaux et l’on ne dispose pas de modèles et de technologies acquis, pour ce faire. La conception sera donc présentée élément par élément et nous garderons dans nos objectifs à terme, de revenir sur la conception descendante.
Nous organisons la description système en revenant d’abord sur la conception de l’initiateur de type fil chaud qui est la base de la filière et nous présenterons en détail les éléments les plus innovants : les interrupteurs ON-OFF et OFF-ON qui ont fait l’objet d’un dépôt de brevet [3].

L’initiateur sur membrane diélectrique

La conception de l’initiateur de type fil chaud retenu est basée sur les travaux précédemment développés par l’équipe [4]. Il consiste en un élément résistif en polysilicium déposé sur une membrane diélectrique bicouche SiO2(1.4µm)/SiNx(0.6µm). Le matériau pyrotechnique est ensuite placé au contact de la résistance sur le dessus de la membrane ou bien en dessous, dans la cavité ménagée dans le substrat de silicium, comme présenté sur la Figure 22.
Le rôle de la membrane est primordial car elle permet de limiter les pertes thermiques tout en assurant une tenue mécanique suffisante pour maintenir le matériau pyrotechnique [5]. Depuis 1997, les membranes bicouches SiO2/SiNx ont fait l’objet d’études qui ont conduit à la réalisation de micro-initiateurs pyrotechnique performants. Parmi les études personnelles que j’ai menées, des simulations aux éléments finis sous MEMCAD2 ont été réalisées avec pour objectif d’évaluer les performances thermiques de trois types d’initiateurs :
1 résistance métallique sur substrat massif d’alumine et de verre et une résistance polysilicium sur membrane SiO2/SiNx [6], dont les géométries et les dimensions sont rappelées à la Figure 23.
Figure 23. Géométrie des trois types d’initiateur testés : initiateur sur membrane SiO2/SiNx développé (a), résistance chauffante sur bloc de verre (b) et d’alumine (c).
La Figure 24 donne les courbes d’échauffement (température maximale en fonction de la puissance) pour ces trois plateformes. Une courbe expérimentale de la plateforme sur membrane diélectrique permet de valider le modèle qui a été réalisé. La structure sur membrane, qui nécessite à peine 40mW pour atteindre 250°C, est nettement plus performante que les structures sur substrat massif qui nécessitent 230mW (verre) et 400mW (alumine) pour obtenir la même température.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1: LES MICRO-AMORCES PYROTECHNIQUES : ETAT DE L’ART ET PROBLEMATIQUE
1. Introduction
2. Domaine d’application de la pyrotechnie
3. Etat de l’art des systèmes d’amorçage traditionnels
3.1. L’amorce pyrotechnique
3.2. Les constituants d’une amorce à usage militaire
3.2.1 Les initiateurs (détonateur et inflammateur)
3.2.2 Systèmes sécuritaires de l’amorce
3.2.3 Le module énergétique
3.2.4 La commande
3.2.5 Les capteurs
3.2.6 La charge pyrotechnique secondaire
3.3. Les différents types d’initiateurs à commande électrique
3.3.1 Les initiateurs faible énergie
3.3.2 Les initiateurs haute énergie
3.3.3 Les autres solutions développées
3.4. Les différentes solutions de sécurisation des initiateurs
3.4.1 Sécurité électrique
3.4.2 Sécurité mécanique : interruption de chaîne pyrotechnique
3.5. Résumé des solutions d’initiation et leur niveau de sécurité associé
3.6. Notre problématique
4. Conclusion
CHAPITRE 2: CONCEPTION D’UN MICRO-INITIATEUR PYROTECHNIQUE SECURISE SUR SILICIUM, PYROSECURE
1. Introduction
2. Présentation de l’architecture proposée
2.1. Spécifications générales du micro-initiateur
2.2. Détails des fonctions assurées par le micro-initiateur sécurisé
2.2.1 Fonction initiation
2.2.2 La mise en veille sécurisée
2.2.3 Fonction armement
2.2.4 Fonction désarmement
2.2.5 Fonction stérilisation
2.3. Architecture logique du microsystème d’initiation sécurisé
2.4. Nos choix technologiques
3. Conception de l’initiateur pyrotechnique sécurisé ou PYROSECURE
3.1. L’initiateur sur membrane diélectrique
3.2. Conception des interrupteurs
3.2.1 Etat de l’art des interrupteurs mécaniques existants
3.2.2 Notre proposition d’interrupteurs pyrotechniques
4. Conclusion
CHAPITRE 3: INTEGRATION DU MICRO-INITIATEUR SECURISE PYROSECURE SUR SILICIUM
1. Introduction
2. Description du démonstrateur du micro-initiateur sécurisé PYROSECURE
2.1. Dimensionnement de l’initiateur pyrotechnique
2.1.1 L’élément résistif
2.1.2 Le matériau énergétique
2.2. Dimensionnement de l’interrupteur ON-OFF pyrotechnique
2.3. Dimensionnement de l’interrupteur OFF-ON
2.4. Dimensionnement de PYROSECURE
3. Le procédé de fabrication du démonstrateur PYROSECURE
3.1. Les étapes micro technologiques
3.2. Les étapes d’assemblage
3.2.1 Le dépôt de la bille Sn/Pb
3.2.2 Le remplissage des cavités avec PAG/PA
4. Vérification dimensionnelle et évaluation des conséquences
4.1. Evaluation de l’épaisseur réelle des couches déposées
4.2. Effets des dispersions sur le rendement de fabrication et prédiction des défaillances
4.2.1 Epaisseur des couches de la membrane SiO2/SiNx
4.2.2 Valeur des résistances en polysilicium
4.2.3 Protection électrique de la couche d’oxyde
4.2.4 Epaisseur des pistes en cuivre
5. Bilan de fabrication et perspectives d’amélioration des procédés de fabrication
6. Conclusion
CHAPITRE 4: VALIDATION EXPERIMENTALE DES CONCEPTS PYROSECURE
1. Introduction
2. Caractérisation de l’initiateur pyrotechnique
2.1. Description de l’expérimentation
2.2. Résultats obtenus et analyse
3. Caractérisation des interrupteurs ON-OFF pyrotechniques
3.1. Description des échantillons de test
3.2. Caractérisation de l’état initial ON
3.3. Performances de commutation de l’interrupteur
3.3.1 Description de l’expérimentation
3.3.2 Résultats et analyse
3.4. Caractérisation de l’état final OFF
4. Caractérisation de l’interrupteur OFF-ON
4.1. Description des échantillons tests
4.2. Caractérisation de l’état initial : état OFF
4.3. Performances de commutation de l’interrupteur
4.3.1 Description de l’expérimentation
4.3.2 Résultats et analyse
4.4. Caractérisation de l’état final ON
4.4.1 Vérification du contact formé entre Cu et Sn/Pb
4.4.2 Evaluation de la résistance de contact engendrée par la brasure
4.4.3 Tenue en courant
5. Vérification fonctionnelle du démonstrateur PYROSECURE
6. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
ANNEXE 1 : ETUDE DE L’INTERRUPTEUR ON-OFF THERMIQUE, SOLUTION ALTERNATIVE A L’INTERRUPTEUR ON-OFF PYROTECHNIQUE
ANNEXE 2 : MASQUES UTILISES POUR LA REALISATION DU PROCEDE DE FABRICATION DU DEMONSTRATEUR PYROSECURE
ANNEXE 3 : SEQUENCES DE PHOTOS ILLUSTRANT LE FONCTIONNEMENT DES INTERRUPTEURS DEVELOPPES
ANNEXE 4 : PUBLICATIONS
BIBLIOGRAPHIE

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