La thèse s’inscrit dans le cadre du projet de recherche collaborative VEADISTA (Veille à distance et alerte intelligente) qui repose sur la conception d’une technologie ergonomique à bas coût. L’objectif de cette thèse est de concevoir et de réaliser des capteurs de température et de pression imprimés sur support flexible pour des applications biomédicales. Ils doivent être adaptés à une intégration sur un transpondeur passif télé-alimenté, conformables pour s’adapter au bras du patient, bas coût et permettant un transfert technologique vers l’industrie.Des prototypes de tests ont été réalisés dans le but d’identifier la topologie et la couche active les plus prometteuses pour la réalisation des capteurs de température en tout imprimé sur support souple. A l’issue de cette étude préliminaire, une thermorésistance à base d’encre d’argent a été réalisée par jet d’encre sur un substrat flexible. La caractérisation de ces capteurs a permis d’évaluer leur sensibilité et d’attester de leur bonne linéarité.Des tests préliminaires sur des capteurs commerciaux ont ensuite été effectués pour démontrer qu’il était possible de détecter le rythme cardiaque avec un capteur de pression. A la suite de cette étude, des capteurs de pression sur support souple ont été fabriqués en utilisant la technologie jet d’encre. Ces capteurs ont été caractérisés électriquement sous contrainte mécanique contrôlée. Pour aboutir à ces résultats, de nombreux développements technologiques ont été réalisés autour de la technique d’impression par jet d’encre. La maîtrise du triptyque encre-tête d’impression-substrat est en effet indispensable pour l’obtention de motifs de qualité. / This thesis is a part of the collaborative research project VEADISTA (Remote monitoring of vital parameters and smart alerts) based on the conception of an ergonomic technology at low-cost.The objective of this thesis is to design and to realize printed temperature and pressure sensors on flexible support for biomedical applications. Subsequent to this, these sensors must be suitable to an integration on a passive transponder remotely powered, conformable to fit the patient's arm, low cost and allowing a technological transfer towards industry.Prototype tests were realized in order to identify the most promising topology and active layer to achieve printed temperature sensors on flexible support. At the end of this preliminary study, a RTD based on a silver ink was performed by inkjet on a flexible substrate (Kapton). The characterization of these sensors allowed to assess their sensitivity and to attest to their good linearity.The preliminary tests on commercial sensors were then made to demonstrate that it was possible to detect the heart rate with a pressure sensor. Following this study, pressure sensors were manufactured on flexible support using inkjet technology. These sensors were electrically characterized under controlled mechanical constraint. To achieve these results, many technological developments were realized around the inkjet printing technique. The mastery of the ink – inkjet head – substrate interaction is indeed essential for obtaining good printed quality and functional sensors.

Cette thèse s'inscrit dans le projet FUI-2011 BELOCOPA (Bouée Éjectable pour la LOcalisation et la COllecte des Paramètres de vol d'un Aéronef abîmé en mer). Il s'agissait de concevoir et de développer un équipement embarqué, extractible et autonome pour localiser rapidement et avec précision un aéronef abîmé en mer et récupérer par liaisons radio les principales données de vol à partir d'un patrouilleur maritime. Le but de cette thèse, au sein de l'Institut Fresnel, concernait l'étude et la réalisation de l'antenne principale de la balise. Cette antenne devait être très flexible et de petites dimensions pour être pliée et insérée dans un espace réduit de la balise et résistante lors son déploiement après son éjection de l'avion. La première partie du travail a eu pour objectif de caractériser en terme de permittivité les différents matériaux diélectriques entrant dans la constitution de la balise, à savoir les substrats sur lesquels sont fixées les antennes et le radôme. La deuxième partie de la thèse porte sur la conception d'antennes multi-bandes fonctionnant en modes dipolaires sur le plan de fréquences du cahier des charges du projet. Ces antennes ont la particularité d'être extrêmement souples. Cette souplesse a été obtenue en réalisant des motifs métalliques rayonnants sur une toile polyamide. Plusieurs motifs ont été étudiés et testés pour converger vers une antenne méandre fonctionnant à trois fréquences distinctes. A l'issue de cette étude, un prototype de l'antenne finale positionnée dans son radôme constitue le dernier maillon du prototype de la balise de détresse du projet BELOCOPA. / This thesis is part of the BELOCOPA project FUI-2011 (BELOCOPA means Ejected Buoy to LOcalize and COllect the data of a crashed plane in sea). It was about designing and developing an on-board, removable and autonomous, equipment to localize quickly and precisely an aircraft crashed in the sea, and to collect by telecommunication the main flight data from a patrol boat. The aim of this thesis, in the Fresnel Institute, was the study and the realization of the main antenna of the beacon. This antenna had to be very flexible with small dimensions to be folded and integrated in a reduced space of the beacon, and had to be strong during its deployment after the ejection of the plane. The aim of the first part of the work was to characterize in term of permittivity the different dielectric materials included in the composition of the beacon, namely the substrates of the antennas and the radome. The second part of the thesis was on the design of multi-band antennas working in dipolar modes on the frequency plan of the specification of the project. The characteristic of these antennas is to be very flexible. This flexibility was obtained realizing metal radiating pattern on a polyamide material. Several patterns have been studied and tested to get the final antenna with meander working at three different resonance frequencies. Following this study, a prototype of the final antenna integrated in the radome is the last link of the prototype of the distress beacon BELOCOPA.

Cette thèse a pour objectif de contribuer à la caractérisation et à la modélisation des transistors organiques en couches minces ou OTFTs (Organic Thin Film Transistors). Elle s’est déroulée en partenariat avec le CEA-LITEN qui dispose d'une technologie imprimée ayant démontré sa fonctionnalité à plusieurs reprises. Le but de ce travail est d'abord de comprendre le fonctionnement des transistors organiques afin de déterminer l'impact des paramètres technologiques sur les caractéristiques électriques. Ceci est fait en utilisant une approche par simulation grâce aux paramètres extraits à partir de la mesure. La dépendance en géométrie et en température des paramètres du transistor est observée et étudiée afin de proposer un modèle valide prenant en compte ces variations. Le modèle doit être intégrable dans les flots de conception classiques de la microélectronique (Cadence, Eldo, ADS, etc…). Des modèles de dispersion sont présentés et par la suite utilisés pour la simulation et la réalisation de circuits analogiques organiques. / This thesis focuses on a contribution of organic thin film transistors (OTFTs) characterization and modeling. It takes place in partnership with CEA-LITEN, which has a printed technology. This technology has demonstrated its functionality repeatedly. The goal is to first understand in depth the functioning of the organic transistors to determine the impact of technological parameters on electrical characteristics. This is done using a simulation approach using the parameters extracted from the measurements. The geometry and temperature dependences of the transistor parameters are observed and studied in order to provide a valid model for a wide range of geometry and temperature. The proposed model should respect the following constraints: an integrability in conventional design tools (Cadence, Eldo, ADS, etc...) and must also include a dispersion model. This model is subsequently used to produce blocks of analog circuits.

Les communications sans fil sont de plus en plus présentes dans notre quotidien, et avec elles, les ondes électromagnétiques qui leurs sont associées. Cela a créé un besoin de produits permettant de contrôler la portée du réseau, pour des raisons de sécurité de données, d'augmentation de débit en cas d'interférences avec d'autres réseaux, ou bien pour des raisons sanitaires. A l'inverse, dans d'autres cas, l'amélioration de la transmission de ces ondes est recherchée. Par exemple, dans les bâtiments de nouvelle construction ou rénovées, l'installation de vitrages à isolation renforcée permet d'avoir des bâtiments plus performantes au niveau thermique. Malheureusement, ces vitrages bloquent également les radiofréquences, dont notamment les signaux de téléphonie mobile. L'objectif de la thèse est la conception et le développement de structures filtrantes imprimées sur substrat souple. Dans un premier temps, des solutions de filtrage sélectif coupe bande sont proposées afin d'empêcher autant que possible la transmission d'ondes électromagnétiques, par exemple celles du WiFi entre les pièces d'un bâtiment. Dans un deuxième temps, une solution permettant d'améliorer la transmission des ondes électromagnétiques au travers des vitrages thermiques est proposée. Outre ces études, un système de caractérisation permettant de caractériser finement ces structures FSS a été développé lors de ces travaux de thèse. / Nowadays wireless communication systems are more and more present in our lives, and with them, electromagnetic waves associated to them. A need of products capable to control the range of the network has appeared, for data security reasons, for data rate increase in case of network interferences or for health reasons. On the opposite, in other cases, improving the transmission of these waves is desired. For instance, in new construction or renovated buildings, energy saving windows allows having more efficient buildings thermal speaking. Unfortunately, those windows also block radiofrequencies, including mobile phone signals. The aim of this thesis is the design and development of filtering structures printed on flexible substrate. First, stop band selective filtering solutions are proposed in order to block as much as possible transmission waves, for instance, WiFi in between different rooms of the same building. Secondly, a solution to improve electromagnetic wave transmission through energy saving windows is proposed. In addition to these studies, a characterization system for testing these FSS structures has been developed during this thesis work.

Cette thèse fait partie des efforts de recherche pour étudier l’intégration hétérogène sur le substrat souple des nœuds de communicants pour les réseaux de capteurs sans fil dans la bande à 60GHz. Le System in Package (SiP) devrait avoir une consommation d'énergie très faible et être faible coût pour répondre aux exigences des applications telles que la Surveillance de Santé de Structure (Structure Health Monitoring - SHM en anglais) dans le domaine aéronautique par exemple. Chaque nœud est composé des nano-capteurs, des transceivers et des antennes d’émission et de réception. Les nanotechnologies ont permis le développement de nano-capteurs ultra-sensibles à base de nanoparticules. Les transceivers deviennent de plus en plus miniaturisés et donc permettre la possibilité de les reporter sur le substrat flexible. Les antennes peuvent être intégrés sur le substrat flexible avec les nano-capteurs développés et émetteurs miniaturisés, ce qui est l'approche très innovante. Dans cette thèse, nous présenterons les procédés technologiques adaptés pour réaliser les différents circuits passifs (résonateurs, antennes, rectennas, etc…) sur le substrat souple en utilisant la photolithographie conventionnelle. La technique de la puce retournée a été choisie pour l’intégration des transceivers à 60 GHz, la formation des bosses d’interconnexion en or directement sur le substrat souple par les dépôts électrolytiques est présentée ici pour la première fois. La concordance entre les mesures expérimentales et les simulations numériques démontre la fiabilité et la reproductibilité des procédés choisis. De plus, pour une application à volume élevé comme les réseaux de capteurs sans fil, le coût de fabrication par nœud peut être considérablement réduit, et devient comparable avec l’impression jet d'encre qui est un procédé à faible coût. / This thesis is part of research effort to develop a 3D heterogeneous integration of wireless sensor node on flexible substrate for the unlicensed 60GHz band. The System in Package (SiP) should have a very low power consumption and very low cost to meet the requirements of applications like Wireless Sensor Networks (WSNs) for Structure Health Monitoring (SHM). Using a flexible substrate for wireless sensor node integration can offer the advantage of being localized in areas with access difficulty especially in non-planar area. Each node is composed of nano-sensors, transceivers and TX/RX antenna. Nanotechnologies made it possible the development of ultra-sensitive nano-sensors based on nanoparticles deposition. Transceivers become more and more miniaturized and hence enable the possibility of postpone them onto flexible substrate. The antennas can be integrated on the flexible substrate along with the developed nano-sensors and miniaturized transceivers, which is the very innovative approach. In this work, we propose customized photolithography processes to manufacture the passive element circuits (resonators, antennas, rectennas, etc…) on flexible substrate. The technique of flip-chip was used for the integration of 60 GHz transceivers, a novel technique to form Au interconnection bump directly onto the flexible substrate by using electrodeposition process is also presented here for the first time. The concordance between the simulations and the measurements is observed, which proves the reliability and reproducibility of such process technique. Furthermore, for a high-volume application like the node deployment of WSNs, wafer cost reductions can significantly lower the total cost per node and became comparable to a low-cost inkjet printing process.