Tip:
Highlight text to annotate it
X
Comment un smartphone reconnaît le haut du bas EngineerGuy, Saison #4
C\'est, à mon sens, une des fonctionnalités les plus cool des smartphones actuels.
Ils reconnaissent le haut du bas.
Au sein même des circuits électroniques se trouve un minuscule composant capable
de détecter les changements d\'orientation, et ainsi d’appeler la rotation de l\'écran.
Laissez moi vous montrer à quoi cela ressemble dans un vieil iPhone.
Le voilà
C\'est un accéléromètre.
Je vais vous expliquer comment ce type de puce fonctionne, et comment il est fabriqué.
Mais avant ça, voilà quelques rudiments sur les accéléromètres.
Ils sont constitués de deux parties fondamentales
Un compartiment attaché à l\'objet dont on veut mesurer l\'accélération,
et une masse qui, bien que liée au compartiment, peut toujours bouger à l\'intérieur.
Ici, c\'est une bille de métal dense attachée à un ressort.
Si vous faites bouger vers le haut le compartiment, la bille suit derrière avec un léger retard,
étirant le ressort.
Si l\'on mesure l\'étirement du ressort
on peut calculer la force de gravité.
Vous pouvez facilement voir qu\'une association de trois modules permet de déterminer
l\'orientation d\'un objet en 3 dimensions.
Si l\'on considère l\'axe des z perpendiculaire à la gravité,
seul le ressort de la bille de l\'axe des x est en extension.
Si on tourne le dispositif sur le côté de telle façon que l\'axe des z pointe vers le haut,
seul l\'accéléromètre le long de cet axe enregistre un étirement.
Ainsi, comment ce téléphone et cette puce mesurent-ils les changements de la gravité ?
Bien que plus complexe que le modèle bille + ressort,
le système présente les même éléments fondamentaux.
A l\'intérieur de cette puce les ingénieurs ont créé un minuscule accéléromètre à partir de silicone.
On retrouve bien sûr un petit boîtier fixé dans le téléphone
et un \"peigne\" pouvant bouger d\'avant en arrière.
C\'est la masse sismique équivalente à la bille.
Le ressort dans ce cas est la flexibilité
du fin silicone qui la relie au boîtier.
Manifestement, si nous pouvons mesurer les mouvements de cette partie centrale,
nous pouvons détecter les changements d\'orientation.
Pour comprendre comment cela est réalisé, examinez trois des \"doigts\" de l\'accéléromètre.
Les trois doigts forment un condensateur différentiel.
Cela signifie que si la section centrale se déplace, le courant va varier.
Les ingénieurs font correspondre la quantité de courant qui passe et l\'accélération.
Cet accéléromètre me fascine
mais ce qui est encore plus incroyable, c\'est la façon dont ils le fabriquent.
Cela pourrait paraître impossible de créer un mécanisme aussi complexe
que ce minuscule accéléromètre.
Aux alentours de 500 microns, aucun outils même minuscule n\'est adéquat.
Au lieu de cela, les ingénieurs utilisent quelques propriétés chimiques uniques du silicone
pour graver les doigts de l\'accéléromètre et la partie en forme de H.
Pour donner une idée de la façon dont ils font cela
laissez moi vous montrer comment fabriquer un de ces barreau en porte à faux
comme un plongeoir
dans un bloc de silicone.
Empiriquement, les ingénieurs se sont rendus compte que verser de l\'hydroxyde de potassium
sur une surface spéciale de silicone cristallin
permet de creuser le silicone jusqu\'à former un trou en forme de pyramide.
Cela apparaît à cause de la structure cristalline unique du silicone.
Pour créer un trou pyramidal dans le silicone les ingénieurs recouvrent toute la surface,
excepté un petit carré, avec un cache imperméable au KOH.
Ainsi, la gravure ne s\'effectue qu\'à l\'intérieur du carré délimité par le cache.
L\'hydroxyde de potassium dissout le silicone plus rapidement dans la direction verticale
que dans la direction horizontale.
C\'est pourquoi cela créé un trou pyramidal.
Maintenant, pour former le barreau en porte à faux, les ingénieurs suivent ces étapes :
Premièrement, masquer toute la surface sauf une partie en forme de U.
Le KOH créera ainsi dans un premier temps deux pyramides inversées côte à côte.
La gravure continuant, le KOH va commencer à dissoudre
le silicone entre les trous.
Si l\'on élimine le KOH juste au bon moment
avant qu\'il ne dissolve le silicone juste au dessous du masque
il laissera un petit barreau en porte à faux suspendu au dessus d\'un trou à fond carré.
Les ingénieurs fabriquent les accéléromètres qui équipent les smartphones en utilisant les mêmes méthodes
mais comme vous pouvez l\'imaginer il faut une série de caches détaillés
pour créer la structure complexe constituant l\'accéléromètre d\'un smartphone.
Bien que complexe, un point clé est que la totalité du processus peut être automatisée,
ce qui est absolument essentiel pour la miniaturisation de la technologie.
Les ingénieurs créent aujourd\'hui toutes sortes de choses incroyables à cette échelle microscopique :
des micro-moteurs avec des engrenages qui tournent à 300 000 tours par minute,
des buses dans les imprimantes à jet d\'encre,... et mon préféré,
des miroirs microscopiques qui focalisent la lumière dans les lasers à semi-conducteurs.
Je suis Bill Hammack, the Engineer guy.
Cette vidéo est fondée sur un chapitre du livre
\"Eight Amazing Engineering Stories\".
Les différents chapitres comportent plus d\'informations sur ce sujet.