Note publique d'information : Les oscillateurs hautes performances mettent en œuvre un résonateur mécanique présentant
un facteur de qualité élevé et vibrant à une fréquence typique de 10 MHz. Le résonateur
est généralement une pastille de quartz, réalisée par usinage individuel, d’environ
200 mm3, et placée dans une enceinte thermalisée. Dans le contexte de miniaturisation
des composants électroniques, conséquence du développement des technologies embarquées,
des objets connectés et des nouvelles normes de télécommunication, une réduction du
volume du résonateur et l’utilisation de procédés de fabrication collectifs permettraient
une réduction importante de l’encombrement, du coût et de la consommation de ces oscillateurs.
Pour répondre aux besoins de ces technologies émergentes, un résonateur planaire en
quartz à haut facteur de qualité et réalisable à large échelle a été développé. Au
cours de cette thèse, nous avons mis au point un procédé de fabrication original utilisant
la gravure réactive ionique profonde du quartz pour pallier l’impossibilité de graver
le résonateur par l’usinage chimique standard par voie humide. L’optimisation d’une
recette de gravure ionique adaptée à l’usinage de 100 µm de quartz, et ce, de manière
anisotrope et présentant une faible rugosité ainsi que le développement du masque
de gravure associé ont fait l’objet d’une attention particulière. La montée en maturité
des moyens de fabrication a été validée par la réalisation de prototypes de résonateurs.
Ces derniers ont présenté des facteurs de qualité à l’état de l’art des micro-résonateurs
en quartz. Un premier prototype d’oscillateur intégrant un des résonateurs miniatures
a également été caractérisé. Les performances mesurées et les pistes d’amélioration
identifiées confirment la pertinence du résonateur développé pour des applications
d’oscillateurs alliant hautes performances, faible consommation et encombrement réduit.
Note publique d'information : High-performance oscillators rely on a high quality factor resonator vibrating at
10 MHz. Such resonator is often a bulky quartz plate of about 200 mm3. It is individually
manufactured and placed in an oven. In the context of electronic components miniaturization,
as a consequence of the development of embedded technologies, connected objects and
new telecommunication standards, a reduction in the volume of the resonator and the
use of collective manufacturing processes would allow a significant reduction in the
size, the cost and the consumption of these oscillators. To meet the needs of these
emerging technologies, a high-quality, large-scale quartz planar resonator has been
developed. In this thesis, we developed an original manufacturing process using quartz
deep reactive-ion etching (DRIE) to overcome the impossibilityof etching the resonator
by standard wet chemical etching. The optimization of an ionic etching recipe adapted
to the etching of 100 microns of quartz, in an anisotropic manner and with a low roughness,
as well as the development of the associated etching mask, required particular attention.
The technological maturation of manufacturing processes has been validated by the
production of prototype resonators. The latter presented quality factors in the state
of the art of quartz micro-resonators. A first oscillator prototype incorporating
one of the miniature resonators has also been characterized. The measured performances
and the identified ways of improving confirm the relevance of the developed resonator
for oscillator applications combining high performances, low power consumption and
compact design.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
