Interposeur à base de cristaux phononiques pour l'isolations de MEMS aux vibrations // Phononic Crystal-Based Interposer for MEMS Vibration Isolation

L'industrie française comporte plusieurs filières d'excellence dans les domaines de l'aérospatial et de la défense : engins navals, aéronefs, satellites, missiles. Dans ces filières, les chaines de valeurs nécessitent de disposer de composants MEMS (Micro electromechanical systems) dont les performances sont très supérieures aux composants grand public produits. Le transfert de ces composants à performances élevées vers ces applications aéronautiques met actuellement en évidence un verrou majeur : la tenue en environnements sévères parmi lesquels la résistance aux vibrations et aux chocs.
L'une des techniques envisagées pour limiter cette dépendance est l'insertion d'un interposeur comportant des cristaux phononiques entre l'élément sensible et l'environnement. Les cristaux phononiques sont des assemblages de matériaux périodiques permettant de manipuler les ondes mécaniques de manière nouvelle, notamment par l'ouverture de bandes interdites de fréquence empêchant les ondes mécaniques de se propager à travers les structures.
L'objectif de la thèse est le développement d'un cristal phononique permettant de créer un interposeur pour l'isolation d'un MEMS résonant et/ou le protéger de l'environnement vibratoire. L'interposeur comprendra un réseau de structures se comportant comme un atténuateur ou de réflecteurs pour respectivement limiter les vibrations extérieures d'interférer avec le MEMS ou de concentrer la vibration du MEMS sur le système résonant afin d'améliorer son facteur de qualité.
Le travail de thèse portera sur :
- L'étude d'un cristal phononique adapté à un MEMS développé à l'ONERA (gyroscope ou base de temps) par simulations éléments-finis.
- La réalisation de procédés de fabrication ainsi que la fabrication de démonstrateurs en salle blanche
- L'intégration complète en boitier avec les capteurs MEMS de l'ONERA pour la réalisation d'un premier démonstrateur complet.

Ce projet de thèse fait partie d'un projet d'une agence ASIC sur le développement de technologie pour le packaging en environnements sévères.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The French industry includes several sectors of excellence in aerospace and defense: naval systems, aircraft, satellites, and missiles. Within these sectors, value chains require MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) components whose performance is far superior to that of consumer-grade devices. The transfer of these high-performance components to aeronautical applications currently highlights a major technological challenge: operation in harsh environments, particularly resistance to vibrations and shocks.
One technique being considered to reduce this vulnerability is the insertion of an interposer incorporating phononic crystals between the sensitive element and its environment. Phononic crystals are periodic assemblies of materials that enable novel manipulation of mechanical waves, notably through the creation of frequency band gaps that prevent mechanical waves from propagating through the structure.
The objective of the PhD is to develop a phononic crystal capable of forming an interposer to isolate a resonant MEMS device and/or protect it from its vibrational environment. The interposer will consist of a network of structures acting either as attenuators or reflectors, in order to:
• limit external vibrations from interfering with the MEMS, or
• concentrate the MEMS vibration within the resonant system to improve its quality factor.
The PhD work will focus on:
• The study of a phononic crystal adapted to a MEMS developed at ONERA (gyroscope or timing device) using finite-element simulations.
• The development of fabrication processes and the realization of demonstrators in a cleanroom environment.
• Full packaging integration with ONERA MEMS sensors to produce a first complete demonstrator.
This PhD project is part of a program funded by the ASIC agency on the development of packaging technologies for harsh environments.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2026

Enseignement supérieur

Université de Lille

632 ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

Le/la candidat(e) contribuera à l'analyse et à l'interprétation des données, à la rédaction de manuscrits ainsi qu'à la diffusion des résultats lors de conférences et réunions nationales et internationales. Le/la candidat(e) doit être titulaire d'un diplôme de Master en ingénierie, en physique ou dans un domaine connexe. Une expérience en modélisation numérique constitue un atout.
The candidate will contribute to data analysis and interpretation, manuscript preparation, and dissemination of results at national and international conferences and meetings. The candidate must hold a Master's degree in engineering, physics, or a related field. Experience in numerical modeling is an asset.