Microcapteurs intégrés dans les diffuseurs thermiques diphasiques sur SOI : application au refroidissement de dispositifs microélectroniques

par Bogdan Bercu

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de Panagiota Morfouli et de Laurent Montès.

Soutenue en 2008

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Le refroidissement des composants électroniques représente un enjeu majeur, dont l’intégration d’un système dans le substrat même représenterait un grand avantage. Dans cette thèse nous avons intégré dans un diffuseur thermique diphasique, réalisé dans un substrat SOI, un réseau de capteurs de pression et de température en vue de l’optimisation de la conductivité thermique d’un tel système. La simulation multiphysique par éléments finis a permis l’optimisation des capteurs intégrés, notamment d’un capteur de pression piezo-resistif à membrane ultra-mince (1µm). Au-delà de procédés CMOS standards, un développement technologique original basé sur une multigravure profonde a permis la réalisation sur une seule plaque de la cavité vapeur, avec le réseau capillaire et les capteurs intégrés. Les mesures effectuées in-situ sur les prototypes réalisés ont permis d’optimiser le taux de remplissage de la cavité pour une puissance à dissiper donnée.


  • Résumé

    The cooling of the electronic components is a major issue, the integration of a cooling system in the device substrate itself being a big advantage. During this thesis we have integrated a network of pressure and temperature sensors into a two-phase heat spreader micromachined into a SOI substrate in order ta optimize the thermal conductivity of the cooling system. A series of multiphysics finite element simulations allowed the optimization of the integrated sensors, and especially of the piezoresistive pressure sensor with ultra-thin membrane (ll-lm). Besides the standard CMOS processes, an original technological development based on a multilevel deep reactive ion etching has been achieved on a single wafer in order ta form the vapor chamber, the microchannel network and the integrated sensors. The in-situ measurements made on the realized prototypes have made possible the optimization of the filling ration of the device for a given heat flux.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (144 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 61 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS08/INPG/0057
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS08/INPG/0057/D
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