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Dr Franz Lärmer and Andrea Urban (Allemagne)

Inventeur de l'année 2007 dans la catégorie "industrie" 

Andrea Urban et Franz Lärmer

Une initiative majeure pour la fabrication des micro-structures

Lorsque les inventeurs allemands Franz Lärmer et Andrea Urban ont mis au point le procédé Bosch grâce à l'adaptation de techniques de micro-procédé, ils ont créé un nouveau secteur des équipements de sécurité des véhicules à un coût abordable.

Parfois, ce qui est petit peut faire une grande différence. Les employés de Robert Bosch, le Dr Franz Lärmer et Andrea Urban (née Schilp), n'ont pas vraiment réalisé que le procédé qu'ils avaient créé pour faciliter la fabrication de dispositifs à partir d'un simple morceau de silicium révolutionnerait le secteur des systèmes microélectromécaniques.

Leur brevet de 1994 - consistant en une méthode d'attaque anisotrope du silicium - a permis de concevoir des dispositifs compacts plus élaborés, dont le coût de fabrication était moindre, et qui sont désormais largement utilisés dans les dispositifs de sécurité actuels des véhicules automobiles.

Lärmer se définit lui-même comme un physicien ayant une "forte affinité pour la chimie." Né dans la ville bavaroise de Waldsassen, il a étudié la physique et les mathématiques à l'Université technique de Munich, avant de compléter ses études de physique à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich. Urban, née à Waiblingen, dans le Land de Bade-Würtemberg (région sud-ouest de l'Allemagne), a étudié la technologie de l'ingénierie de surface à l'Institut Universitaire de Technologie de Aalen.

Technologie employée dans de nombreuses applications

La technologie développée à partir du brevet de Laemer et Urban a connu un succès immédiat dès son lancement, avec une première commercialisation par la société Bosch d'un coussin gonflable (airbag) en 1997. Bien que l'utilisation d'accéléromètres au silicium pour les capteurs d'impact de coussins gonflables ne constituait pas véritablement une idée toute neuve, le coût de fabrication a toujours représenté le principal obstacle à un usage répandu. Le procédé Bosch a soudain permis de réduire le coût de fabrication de ces dispositifs de sécurité, et d'équiper ainsi tous les véhicules, et pas seulement les modèles haut de gamme.

Surface Technology Systems, fabricant d'outils d'attaque installé au Royaume-Uni, fut le premier à prendre une licence après avoir collaboré avec Bosch à la commercialisation du procédé. Bosch a employé ce procédé à deux reprises, en 1998 et en 2000, pour lancer une nouvelle génération de gyroscopes, principalement pour les systèmes d'antidérapage et de protection contre le retournement des véhicules automobiles.

Bosch demeure le principal fabricant de capteurs microélectromécaniques automobiles. L'entreprise indique qu'elle utilise la technologie de Lärmer et Urban pour produire 50 millions de capteurs par an, couvrant ainsi tous les types de capteurs d'accélération et de gyroscopes. Ces puces, d'une taille équivalente à celle d'un ongle, peuvent déterminer le moment où un véhicule commence à déraper.

Les capteurs sont également utilisés dans d'autres applications telles que les téléphones mobiles ou les ordinateurs portatifs. La technologie a en effet influencé la quasi-totalité des systèmes microélectromécaniques, des applications sanitaires (y compris les biopuces et les capteurs de pression artérielle jetables) aux têtes d'impression à jet d'encre haute résolution.

Selon l'analyse de marché effectuée par NEXUS, le marché des systèmes microélectromécaniques est appelé à croître de 11 pour cent par an, en partant de son niveau actuel de 33 milliards de dollars EU, pour atteindre une valeur de 57 milliards de dollars EU d'ici à 2009.

Bien que tous les appareillages ne fonctionnent pas avec le "Procédé Bosch", il ne fait aucun doute que s'il n'avait pas été inventé, la fabrication de capteurs d'accélération et de gyroscopes miniatures dont le coût est abordable - et qui constituent la technologie de conception des systèmes de sécurité primordiaux des véhicules, tels que les freins antiblocage et les coussins gonflables - n'aurait pu être imaginée.

MODE DE FONCTIONNEMENT

Lärmer et Urban ont développé une méthode de fabrication de capteurs en silicium de haute précision utilisant la technologie du plasma, tout en étudiant le développement des capteurs et des procédés au sein de Robert Bosch Corporate Research. Leur invention avait pour objet de créer une méthode d'attaque et de découpe, à vitesse élevée et avec une grande précision, des microstructures profondes à parois latérales verticales en tranches de silicium.

L'invention concerne une méthode d'attaque anisotrope de dispositifs définis par un masque d'attaque (de préférence des congés comportant des côtés en silicium définis avec précision) produit au moyen d'une technique d'attaque au plasma.

Le procédé d'attaque, utilisé depuis une trentaine d'années dans le secteur des systèmes microélectromécaniques, présentait toutefois un problème courant d'attaque latérale, dans le cas d'une attaque métallographique du silicium, qui détériorait par ailleurs la paroi de la structure ainsi créée et la déformait.

La méthode mise au point par nos inventeurs a permis de surmonter le problème en utilisant un plasma fluorocarboné afin de déposer une couche anti-attaque avant de passer à l'étape d'attaque suivante. La technique, désignée aujourd'hui simplement comme le "Procédé Bosch", permet de réaliser des procédés d'attaque métallographique bien définis.

Cette technologie, qui a révolutionné à l'époque les systèmes microélectromécaniques, est utilisée actuellement dans le monde entier pour fabriquer des systèmes microélectromécaniques au silicium.

 

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