Caractérisation et modélisation de la réponse transitoire d'un capteur d'humidité à couche sensible polymère

Abstract

Ce travail porte sur la caractérisation et la modélisation de la réponse transitoire d'un capteur d'humidité capacitif dont la couche sensible est constituée d'un film polymère dérivé du benzocyclobutène (BCB). L'étude de la structure du capteur et des mécanismes physico-chimiques d'absorption de vapeurs dans les polymères a permis de construire des modèles analytiques physiques et comportementaux de la réponse du capteur, validés expérimentalement et par simulation numérique. Ces modèles ont été utilisés pour la simulation prédictive de la réponse du capteur dans un contexte médical : l'analyse du souffle humain. Ils ont permis d'élaborer des stratégies d'optimisation du temps de réponse. Ces modèles ont aussi été appliqués à la simulation prédictive de l'herméticité des micro-boîtiers d'encapsulation des MEMS.This work presents the characterization and modelling of the transient response of a capacitive humidity sensor. The sensitive layer of the sensor consists in a benzocyclobutene (BCB) polymer film. Analytical physical and behavioural models of the sensor were developed on the basis of the theory of sorption and diffusion of gases in polymers, and on the study of the capacitive structure of the sensor. These models were validated by experiments and numerical simulations. They allow the prediction of the transient response of the sensor when exposed to the specific humidity conditions of human breath for medical application. They also provide strategies to shorten the response time of the sensor. Finally, these models were used to predict moisture diffusion in BCB adhesive films for wafer-level MEMS packaging.BORDEAUX1-BU Sciences-Talence (335222101) / SudocSudocFranceF