Newsletter N°21 - Les capteurs de pression se jouent du feu

Il est certaines applications où les conditions d'utilisation mettent à mal les technologies les plus résistantes. Sur les machines de forage, par exemple, plusieurs capteurs mesurent en permanence la pression au niveau de l'outil, afin de déterminer la porosité du matériau à creuser. Et ces fameux capteurs doivent tenir non seulement des pressions et des chocs importants, mais également des températures extrêmes.

Jusqu'à présent, les technologies utilisées fonctionnaient à des températures de 80 à 125 degrés C. Mais lorsque les profondeurs forées de viennent importantes, la chaleur ambiante à l'interface outil-roche peut atteindre des valeurs bien plus importantes. Résultat : les capteurs lâchent et les techniciens en surface n'ont plus les précieuses informations dont ils ont besoin.

L'institut Fraunhofer IMS de Duisburg (Allemagne), spécialisé dans la microélectronique, s'est penché sur le problème et a développé des capteurs capables de supporter des températures de... 250°C. « Ces capteurs sont composés de deux composants distincts construits sur un wafer de silicium : le capteur en lui-même et une EEPROM, une mémoire qui sauvegarde les données collectées et les informations nécessaires à la calibration », explique Hockiem Trieu, chef de département à l'institut. Pour les faire tenir à de très hautes températures, les chercheurs du Fraunhofer ont modifié le wafer. Plutôt que le traditionnel silicium monocristallin, ils ont opté pour de l'oxyde de silicium. « La couche d'oxyde confère une meilleure isolation électrique, justifie Hockhiem Trieu. Cela permet d'éviter les pertes de courants qui surviennent généralement à très haute température, source principale de dysfonctionnement des capteurs ». Grâce à cette couche d'oxyde, l'isolation de la mémoire du composant est ainsi trois à quatre fois supérieure à celle d'un modèle classique. En théorie, cela permettrait de supporter des températures de 350°C. En pratique, les capteurs restent stables jusqu'à 250 degrés.

Les premiers prototypes sont en cours de test d'endurance. Parallèlement les chercheurs poursuivent leurs efforts pour améliorer encore la tenue des capteurs. Mais déjà, les performances atteintes leur ouvre la voie de nombreuses applications : le forage profond et la pétrochimie, bien sûr, mais aussi des applications géothermiques et d'autres dans... l'automobile. A suivre...