C ONNECTIQUE ELECTRIQUE

Contrairement à la connectique fluidique, le choix du type de connecteurs électriques est vaste. Lors de la conception et de la réalisation d‟un microsystème intégré, de nombreux critères doivent être pris en considération pour obéir au cahier des charges. Pour rendre simple l‟utilisation du microsystème réalisé au cours de nos travaux, une connectique et une commande électrique ont été spécifiquement mises au point.

Toujours dans une démarche de miniaturisation, le choix du connecteur électrique s‟est porté sur un connecteur CMS de type FFC (Composant Monté en Surface) de 1cm de large pour 2.8mm de haut et 6.3mm de long comme illustré sur la figure 3.43(a). Ce connecteur est composé de 8 voies et peut recevoir une nappe souple de type FFC comme on peut le voir sur la figure 3.43(b). Pour raccorder le connecteur à notre microsystème nous avons opté pour l‟utilisation d‟une colle époxy conductrice chargée en argent (E4110-PFC), ce qui évite l‟utilisation d‟une soudure à haute température.

(a) (b)

1cm

0.63cm

0.28cm Nappe FFC

Figure 3.43 Photos et schémas illustrant la connectique électrique mise au point. (a) Représentation schématique du connecteur de type FFC à 8 voies. (b) Quelques exemples de réalisations technologiques montrant le raccordement du connecteur au microsystème et une vue générale d'un microsystème avec sa connectique électrique et fluidique.

La conception de l‟électronique de commande a été faite, en collaboration avec C. Escriba, en conjuguant la plage d‟intensité de courant à appliquer aux microbobines et des besoins de confort et de simplicité dans l‟utilisation de la commande. La figure 3.44 présente la réalisation pratique de l‟électronique de commande.

C hapi tre 3 - D év el op pe m ent d ’une p late form e m ic rofl ui di que i ns tr um ent ée

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8 boutons tactiles = 8 sources de courant Alimentation

+/- 20V

GND Connections microsystème : mini BNC ou connecteur

FFC Mesure du courant Réglage du courant Roue codeuse Mémoire

Figure 3.44 Carte de commande électrique du microsystème intégré.

La commande électronique conçue permet d‟asservir individuellement 8 microbobines dans une plage de courant s‟échelonnant de 0 à 150mA avec une précision de ± 0.1mA. Deux potentiomètres, réglage grossier et réglage fin, nous permettent ainsi de respecter la consigne pour chaque source de courant. Un étage mémoire, constitué de composants CMS, nous permet de fixer de façon pérenne la valeur du courant souhaité aux bornes de chaque microbobine. L‟actionnement de nos éléments actifs intégrés au canal microfluidique se fait alors à l‟aide de boutons tactiles placé sur le PCB (Printed Circuit Board). Sur la figure 3.45 sont représentés les différents types de connections possible pour la commande de notre microsystème.

(a) (b) (c)

Figure 3.45 Photos illustrant les différentes connections possibles. (a) Connection directe par nappe FFC. (b) Connection par nappe FFC et raccord intermédiaire. (c) Connection par nappe FFC et câblage mini-BNC.

Le pilotage et l‟utilisation des dispositifs microfluidiques est donc rendu beaucoup plus simple, efficace et ne nécessite plus aucun équipement lourd (porte pointe, source de courant…) pour la commande des microbobines.

E tud e et dév el opp em ent d’ une pl ate for m e m icrof lui di que i ns trum ent ée

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E

3

L‟utilisation d‟une résine photosensible particulière, la SU-8, comme matériau structurel d‟un microsystème fluidique a permis de répondre aux problèmes d‟intégrations souvent rencontrés. Parmi les résines photosensibles disponibles actuellement, la SU-8 se révèle être la seule pouvant être structurée sur des épaisseurs de 1µm à 1mm avec des facteurs de forme pouvant dépasser 10 en photolithographie conventionnelle. Ses propriétés de biocompatibilité et de résistance chimique font de la SU-8 un matériau structurel de choix pour le champ d‟application visé au cours de nos travaux.

Une technologie de fabrication et de laminage de films photosensibles de SU-8 a été mise au point et optimisée. Contrairement aux technologies de report de couche de SU-8 par une méthode de bonding (utilisation d‟un outil spécifique de type "wafer- bonder", étape coûteuse et imprécise) ou l‟utilisation de la SU-8 comme couche sacrificielle (incompatible avec la fabrication de canalisations d‟une longueur de plusieurs centimètres), le procédé technologique par voie de laminage s‟est avéré extrêmement efficace. L‟effet des différents paramètres technologiques, sur le profil des canalisations, a été soigneusement étudié et mis en évidence : température, pression et vitesse de laminage, influence de l‟angle d‟insertion ainsi que du "pas" entre les canaux lors du laminage. Le procédé développé est simple, rapide et n‟utilise que des outils de fabrication collectifs conventionnels. La réalisation d‟un réseau microfluidique tridimensionnel a ainsi pu être mise en œuvre et réalisée entièrement au LAAS-CNRS.

La compatibilité du procédé de laminage de films secs photosensibles de SU-8 dans une démarche d‟intégration globale, couplage entre un réseau microfluidique et un microsystème conventionnel (actionneurs, capteurs,…) a été démontrée. Aussi, l‟intégration d‟un réseau de microactionneurs magnétiques au sein d‟une canalisation microfluidique, pour la manipulation de microbilles magnétiques, a pu être vérifiée. Le développement et l‟optimisation du procédé technologique pour la réalisation de microbobines par voie électrochimique ont été soigneusement effectués. Le packaging fluidique et électrique des laboratoires-sur-puces reste encore aujourd‟hui un domaine délicat. Le développement d‟une connectique fluidique en PDMS à bas coût et collective a donc été mise au point. Elle nous permet ainsi de disposer d‟une large gamme de produits (pompes, vannes d‟injection, tubulaires,…) pouvant être connectée simplement au microsystème. La connectique électrique n‟en reste pas moins importante. Pour cela, une commande électronique spécifique à été mise au point selon un cahier des charges bien précis. Le pilotage des microactionneurs magnétique a ainsi été rendu simple d‟utilisation.

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