BCB Based Packaging for Low Actuation Voltage RF MEMS Devices

This paper outlines the issues related to RF MEMS packaging and low actuation voltage. An original approach is presented concerning the modeling of capacitive contacts using multiphysics simulation and advanced characterization. A similar approach is used concerning packaging development where multi-physics simulations are used to optimize the process. A devoted package architecture is proposed featuring very low loss at microwave range

Analyse thermofiabiliste de matériaux poreux céramiques à haut taux de densification

National audienceSee http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/27/90/ANNEX/r_IF8J8H1Q.pd

Thermal conductivity of porous materials

Incorporation of porosity into a monolithic material decreases the effective thermal conductivity. Porous ceramics were prepared by different methods to achieve pore volume fractions from 4 to 95%. A toolbox of analytical relations is proposed to describe the effective thermal conductivity as a function of solid phase thermal conductivity, pore thermal conductivity, and pore volume fraction (νp). For νp 0.65, the thermal conductivity of kaolin-based foams and calcium aluminate foams was well described by the Hashin Shtrikman upper bound and Russell's relation. Finally, numerical simulation on artificially generated microstructures yields accurate predictions of thermal conductivity when fine detail of the spatial distribution of the phases needs to be accounted for, as demonstrated with a bio-aggregate materia

Modélisationdu contact métal-métal: application aux micro-commutateurs MEMS RF

The insertion of RF MEMS micro-switches into real architecture necessitates reduced actuation voltage and dimensions that gives more importance to surface effects. Therefore most of the limitations are related to the quality of the contact and the reliability. In this context, a tool for calculating the electrical contact resistance of DC contact micro-switches has been developed. The tool will be very efficient for investigating the impact of materials, roughness and topology on the quality and the contact performances. Firstly an overview of the different available methods (analytical, numerical, experimental) to analyze the mechanical and electrical contact of rough surfaces has been performed. Then we have designed and fabricated two architectures of test structures, one with mechanical actuation and the other with electrostatic actuation in order to validate the contact modeling methodology that we implement. The originality of this work relies on a novel approach by using a reverse engineering method to generate the real shape of the surface. The mechanical contact analysis is then performed through finite element multi-physic simulation using ANSYS 11 platform. The mechanical analysis is completed with an electrical analysis, using analytical formulations derived from electrical contact theories and referring to the previous mechanical results. We use the AFM to capture 3D data points of contact surfaces on test structures to test the calculation tool. The obtained results with the novel methodology are not in very good agreement with the experimental measurement of contact resistance. These discrepancies were expectable and are related to the difficulties to take into account all parameters that affect the contact resistance value (thermal conduction, contaminant layers on the contact surfaces, creep effects) in the model. Moreover it is often delicate to evaluate precisely the contact material properties.L'insertion des microcommutateurs MEMS RF nécessite une tension d'actionnement et des dimensions toujours plus petites, ce qui confère davantage d'importance aux effets de surfaces, si bien qu'une des principales limitations des performances des microcommutateurs est la qualité du contact et sa fiabilité. Dans ce contexte, nous avons développé un outil de calcul de la résistance de contact électrique de microcommutateurs MEMS RF à contact ohmique. La finalité de l'outil sera l'étude de l'impact des matériaux, de l'état de surface, de la topologie de contact pour augmenter les performances de contact. Un tour d'horizon des différentes méthodes existantes (analytique, numérique, expérimentale) pour analyser le contact mécanique puis électrique de surfaces rugueuses a tout d'abord été réalisé. Puis nous avons conçu et fabriqué deux types de véhicules de test, à actionnement mécanique et à actionnement électrostatique afin de pouvoir tester la méthodologie de modélisation du contact mise en oeuvre. L'originalité de cette méthodologie repose sur une nouvelle approche utilisant la méthode d'ingénierie inverse pour générer la forme réelle de la surface. Les progrès apportés sur les logiciels de calcul rendent possible l'implantation de profils réels de surface issus de la caractérisation. L'analyse du contact mécanique est ensuite réalisée à travers des simulations numériques de contact avec le logiciel multiphysique éléments finis ANSYS 11. Cette analyse mécanique est suivie d'une analyse électrique, basée sur des formulations analytiques issues de la théorie du contact électrique et utilisant les résultats de l'analyse précédente. Les surfaces de contact des structures de test sont acquises à l'AFM afin de tester l'outil de calcul. Les résultats obtenus avec la nouvelle méthodologie restent éloignés des mesures expérimentales de résistance de contact. Ces écarts étaient prévisibles tant il est difficile d'une part de prendre en compte tous les paramètres affectant la val eur de la résistance (effet thermique, présence d'un film isolant sur l'interface de contact, phénomène de fluage) dans le modèle, et tant il est difficile d'autre part d'évaluer avec précision les propriétés des matériaux de contact

Modélisation du contact métal-métal (application aux microcommutateurs MEMS RF)

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF

Développement de microcommutateurs MEMS RF à contact ohmique à faible tension d'actionnement

4p.Malgré d'excellentes caractéristiques hyperfréquences (faibles pertes, faibles consommation, compacité et excellente linéarité), les microcommutateurs MEMS RF à actionnement électrostatique présentent des performances limitées telle qu'une vitesse de commutation trop faible, une encapsulation coûteuse, et une tension d'actionnement trop élevée. Dans ce contexte, plusieurs configurations de commutateurs (capacitif ou ohmique, série ou parallèle) sont proposées pour atteindre l'objectif de faible tension d'actionnement. Les dernières études réalisées sur des microcommutateurs capacitifs montrent qu'il est difficile d'obtenir un contact capacitif parfait pour une tension d'actionnement faible. Pour supprimer ce problème lié au contact capacitif, une nouvelle filière technologique de microcommutateurs série et parallèle à contact ohmique est développé. L'objectif est de minimiser la résistance de contact pour obtenir les meilleures performances micro-ondes tout en gardant une tension d'actionnement faible

Modélisation du contact résistif de micro-commutateurs MEMS RF

Les principales limitations des micro-commutateurs MEMS RF à contact ohmique sont liées à la qualité, à la répétitivité du contact et à sa fiabilité. Afin de proposer de nouvelles générations de structures MEMS RF, il est important d'acquérir de meilleurs connaissances de la physique du contact pour pouvoir choisir des matériaux, une topologie et une architecture les mieux appropriés. Dans ce contexte l'outil de simulation en éléments finis est utilisé pour mesurer l'impact des matériaux constituant le contact et de chaque paramètre de design sur les caractéristiques mécaniques et électriques du contact. Dans ce papier nous présentons notamment une nouvelle approche qui combine la caractérisation de surface avec l'analyse en éléments finis pour simuler le contact entre des profils réels de surface. Cette méthode d'ingénierie inverse nous permet de mesurer l'impact de la rugosité sur la résistance de contact du micro-commutateur

Numerical and experimental investigation of supercooling and natural convection in octadecane phase change material

International audienc

A Mini-Review on Straw Bale Construction

International audienceStraw bale building construction is attracting a revived public interest because of its potential for reduced carbon footprint, hygrothermal comfort, and energy savings at an affordable price. The present paper aims to summarize the current knowledge on straw bale construction, using available data from academic, industry, and public agencies sources. The main findings on straw fibers, bales, walls, and buildings are presented. The literature shows a wide variability of results, which reflects the diversity of straw material and of straw construction techniques. It is found that the effective thermal conductivity, density, specific heat, and elastic modulus of straw bales used in construction are in the range 0.033–0.19 W/(m·K), 80–150 kg/m3, 1075–2000 J/(kg·K), and 150–350 kPa respectively. Most straw-based multilayered walls comply with fire resistance regulations, and their U-value and sound reduction index range from 0.11 to 0.28 W/m2 K and 42 to 53 dB respectively, depending on the wall layout. When compared to standard buildings, straw bale buildings do provide yearly reductions in carbon emissions and energy consumption. The reductions often match those obtained after applying energy-saving technologies in standard buildings. The paper ends by discussing the future research needed to foster the dissemination of straw bale construction