Numéro
J. Phys. III France
Volume 7, Numéro 11, November 1997
Page(s) 2107 - 2129
DOI https://doi.org/10.1051/jp3:1997244
DOI: 10.1051/jp3:1997244
J. Phys. III France 7 (1997) 2107-2129

Caractérisation mécanique de micro-poutres par l'essai de flexion associé à une technique d'imagerie

A. Sergent1, L. Robert1, 2, P. Delobelle1 and L. Bornier1

1  Laboratoire de Mécanique Appliquée R. Chaléat URA CNRS 04, UFR Sciences et Techniques, 24 rue de l'Épitaphe, 25030 Besançon Cedex, France
2  Laboratoire de Physique et Métrologie des Oscillateurs, CNRS, 32 avenue de l'Observatoire, 25030 Besançon Cedex, France

(Reçu le 18 décembre 1996, revisé le 24 juin 1997, accepté le 12 aout 1997)

Abstract
During the last decade, the domain of micro-techniques has had a formidable development. Today, the separate study of components is replaced by the design of micro-system assembling all these domains (electronic, optic, data processing ...). Meanwhile, the knowledge of constituant materials mechanical properties (elastic and inelastic) remains vital. Therefore, new means to characterize thin film materials are needed. Among possible tests, the bending test of clamped-clamped or clamped-free microbeams has been holded. We present this technique and the significant role played by the imagery method to measure the beam deflection. To validate the principle and the possibilities of this bending test we present several results obtained with single crystals of silicon and with electro-deposited nickel. The good correlation obtained between the experiments and the calculated profiles of the deformed beams allows to validate the whole of the experimental set-up.

Résumé
Durant cette dernière décennie le domaine des micro-techniques a connu un formidable essor et maintenant le dimensionnement des micro-systèmes fait appel à de nombreuses disciplines scientifiques telles que l'électronique, les procédés d'obtention, l'optique, la mécanique... Celui-ci s'effectue le plus souvent de manière globale et présente un caractère fortement interdisciplinaire. Dans ce contexte, la connaissance des propriétés mécaniques des matériaux utilisés dans la conception des micro-systèmes, fortement dépendantes des procédés, est un aspect particulièrement important. Dans cette logique, de nouveaux moyens expérimentaux de caractérisation des matériaux en faibles dimensions ont été réalisés et, parmi les différentes possibilités, on présente l'essai de flexion de micro-poutre encastrée-encastrée ou encastrée-libre. La mesure des déplacements globaux est réalisée simplement à l'aide d'une technique d'imagerie optique couplée à un traitement numérique d'images. Cette méthode a été validée sur des micropoutres de silicium monocristallin et conduit à des mesures très reproductibles. Une application sur des micro-poutres en nickel électro-déposé et obtenues par technologie LIGA est également présentée. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec ceux issus des calculs analytique et numérique, ce qui valide l'ensemble de l'expérience.



© Les Editions de Physique 1997