Micro-assembly is of crucial importance in industry nowadays. Nevertheless, currently applied processes require improvements. Indeed, when dealing with the assembly of submillimetric components, usually neglected surface forces disturb the manipulation task. They are responsible for the component sticking to the gripper, because of downscaling laws. A promising strategy to tackle adhesion consists in working without contact. The present dissertation is focused on contactless handling with acoustic levitation.<p>The advantages of contactless handling, the physical principles suitable for levitation and their applications are detailed. The opportunity for new handling strategies are shown. Acoustic levitation appears as the most fitted principle for micro-assembly. The elements to model acoustic forces are analysed and performances of existing modellings are assessed. A general numerical model of acoustic forces is implemented and theoretically validated with literature benchmarks. A fully automated modular levitator prototype is designed and used to experimentally validate the implemented numerical model. Specific instrumentations and protocols are developed for the acoustic force measurements.<p>The numerical model is finally applied to the real levitator. Modelling results are used to support experimental observations: the optimisation of the levitator resonance, the influence of the reflector shape, the dynamical study of the component oscillations, the stability with lateral centring forces and rotation torques, the component insertion and extraction from the levitator, the effect of pressure harmonics on the acoustic forces, and the manipulation of non spherical components. Acoustic forces are experimentally measured and a very good agreement with the modellings is obtained. Consequently, the implemented simulation tool can successfully be applied to a complex manipulation task with a component of any shape in a real levitator. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans l'industrie de la fabrication de planchers de bois pour les remorques, la qualité d'un plancher est directement liée à la position relative des lattes de bois. Le procédé de fabrication actuellement en place chez notre partenaire industriel utilise une main-d'oeuvre abondante. Les planchers sont produits en continu et puisque les décisions de positionnement de lattes doivent se prendre très rapidement (chaque employé doit placer une latte à toutes les 1,5 seconde), même des employés d'expérience peuvent commettre des erreurs. Dans ce mémoire, nous proposons des méthodes rapides et efficaces pouvant être utilisées par un processus d'assemblage mécanique. Ces méthodes ont été utilisées pour assembler des planchers à l'aide de simulation par ordinateur. Par comparaison à l'assemblage manuel, qui produit des planchers ayant environ 5% de joints défectueux, nos méthodes d'assemblage produisent des planchers presque parfaits.

Les environnements ont tendance à être plus sévères (plus chauds et quelquefois plus froids). À ce titre, l'électronique de puissance haute température est un enjeu majeur pour le futur. Concernant les technologies d'assemblage à haute température, les brasures haute température comme l'alliage 88Au/12Ge, 97Au/3Si et 5Sn/95Pb pourraient supporter ces niveaux de contraintes thermiques, qui sont actuellement développées pour répondre à ces exigences. Nous avons effectué les caractérisations électriques, mécaniques et thermomécaniques des matériaux d'assemblage. Une étude thermique a réalisée par des méthodes expérimentales et des simulations numériques, l'étude numérique est réalisée sous ANSYS dans le but d'estimer les influences des différents paramètres sur la performance thermique de l'assemblage. En plus, les cyclages thermiques passif de grande amplitude sont effectués pour analyser la fiabilité des modules de puissance dans ces conditions d'utilisation.

Ce projet de thèse se situe dans le cadre de l'étude de la fiabilité prédictive de nouveaux concepts d'assemblages microélectroniques de type " system in package " SiP. L'objectif est de développer une méthodologie de fiabilité prédictive adaptée aux nouveaux concepts d'assemblage qui permet d'optimiser et de prédire les performances dès la phase de conception. Elle est ensuite appliquée sur des projets concrets. Cette méthodologie de fiabilité prédictive fait intervenir des études expérimentales, des simulations thermomécaniques et des analyses statistiques pour traiter les données et évaluer la fiabilité et les risques de défaillance. L'utilisation d'outils de simulation des composants électroniques est bien adaptée pour aider à l'évaluation des zones les plus fragiles, la mise en place des règles de conception et la détermination des paramètres les plus influents avec une réduction du temps de mise en marché d'un produit fiable et une optimisation des performances. Les études réalisées sur le silicium avec deux tests : bille sur anneau et test trois points montrent que le rodage et l'épaisseur ont une influence sur la variation de la contrainte et la déflexion du silicium à la rupture. Avec le test trois points, le déclenchement des fissures est lié à la qualité de sciage et de rodage. Cependant avec le test bille sur anneau, seule la qualité de surface influence le déclenchement des fissures. Le test bille sur anneau est bien adapté pour évaluer la qualité de surface du silicium. Avec les techniques chimiques de réduction de contraintes, comme la gravure humide et plasma, la résistance à la rupture a été considérablement améliorée. Ces tests de rupture sur le silicium ont permis de caractériser la rupture du silicium sous une contrainte de flexion et de compléter les résultats de simulation. Ces travaux démontrent, le besoin et l'utilité du prototypage virtuel des composants électroniques et de l'utilisation d'une méthodologie prédictive dans l'évaluation de la fiabilité en l'appliquant sur des composants réels.

Des patchs en matériaux composites sont classiquement utilisés dans l'aéronautique pour réparer ou renforcer des structures métalliques. Ces deux types de matériaux présentent cependant des coefficients de dilatation très différents. De ce fait, leur assemblage, soumis à de grandes variations de température en cours de fonctionnement, est le siège de contraintes pouvant provoquer la rupture ou le décollement du patch. Afin d'évaluer précisement les distributions de contraintes dans l'assemblage collé, différents modèles de calcul ont été proposés : d'abord un modèle analytique bidimensionnel mettant en évidence des effets liés à la géométrie plane de la structure, puis un modèle thermo-viscoélastique intégrant le comportement non-linéaire de la colle en fonction du temps et de la température. Ces modèles ont été ensuite partiellement validés expérimentalement sur des éprouvettes patchées en utilisant des méthodes de mesure de champs.