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L'objectif de cette thèse est de réaliser des hétérostructures packageless par l'intermédiaire d'une couche protectrice contre les environnements atmosphériques néfastes tels que l'oxydation et l'humidité mais aussi dans les milieux agressifs à hautes températures. La première hétérostructure envisagée dans cette étude, utilise le principe des ondes isolées. Le silicium a été employé en combinaison avec le ZnO car il offre de bonnes propriétés électroacoustiques mais aussi la possibilité de travailler à de hautes fréquences. Ainsi, cette configuration AlN/IDT/ZnO/Si a été principalement choisie pour des applications en environnements néfastes et intégrable dans la technologie CMOS. Par ailleurs, une couche de protection d'AlN permettra à l'onde de se confiner dans la couche active de ZnO et de rester insensible à la surface mais sensible à la température. Le ZnO étant toutefois conducteur à haute température (> 400°C), cette hétérostructure reste peut applicable en milieux sévères à haute température. C'est pourquoi une seconde hétérostructure packageless utilisant comme base l'IDT/AlN/Saphir a été étudiée dans ce manuscrit. Il s'agit donc de protéger les IDTs par un film mince contre les phénomènes d'agglomération des électrodes à hautes températures (1000 °C) / The objective of this thesis is to realize heterostructures packageless through a protective layer against harmful atmospheric environments such as oxidation and moisture and also in aggressive environments (high temperatures). The first heterostructure considered in this study, uses the principle of wave isolated. Silicon was used in combination with ZnO as it offers good performances and the possibility to work at high frequencies. Thus, this configuration AlN/IDT/ZnO/Si was chosen for applications in environments with harmful and integrated in CMOS technology. In addition, a protective layer of AlN allows the wave is confined in the active layer of ZnO and remains insensitive to the surface but sensitive to temperature. However, ZnO is conductive at high temperature (> 400 ° C) wich is limited her utilization in harsh environments. This is why a second packageless heterostructure using the IDT/AlN/sapphire has been studied in this manuscript. It is therefore to protect the IDTs by a thin film against the phenomena of agglomeration of the electrodes at high temperatures (1000 ° C)

La majeure partie des équipements électroniques qui nous entourent fonctionne dans des environnements plutôt cléments où les variations thermiques sont d’amplitudes faibles à modérées. En aéronautique, l’utilisation d’équipements fonctionnant dans des milieux beaucoup plus hostiles que les environnements traditionnellement rencontrés en électronique pourrait permettre d’améliorer considérablement les performances des aéronefs, notamment en terme de poids, de consommation de carburant et de coût de maintenance. Toutefois, l’utilisation d’assemblages électroniques « classiques » dans des environnements où les variations thermiques sont fortes pose des problèmes techniques majeurs : les hautes températures peuvent faire fondre les alliages de brasure courants et la fatigue thermomécanique peut très rapidement provoquer la défaillance des assemblages. Pour pallier ces problèmes, les composants électroniques peuvent être reportés par frittage d’argent dans les circuits. En effet, cette technologie d’assemblage permet de remplacer les brasures usuelles par un matériau ayant un point de fusion nettement plus élevé : l’argent pur (Tfus=962°C). Cependant, le frittage a tendance à produire des matériaux poreux et la porosité peut avoir un effet néfaste sur le vieillissement des joints d’attache des composants électroniques. Par conséquent, dans cette thèse, les liens existant entre profil thermique de frittage et porosité ainsi que ceux existant entre porosité et résistance aux cycles thermiques (-65°C/+200°C) ont été étudiés. Par ailleurs, la question des interactions métallurgiques pouvant se produire à hautes températures entre l’argent fritté et certaines métallisations usuelles de composants et de substrats a également été abordée. / Most of usual electronic devices operate in environments where the amplitude of temperature changes is limited. The use of electronic equipment operating in harsh environments in aircrafts could however improve their performances, especially their weight, their gas consumption and their cost of maintenance. Unfortunately the use of classical electronic assembly technologies in environments where wide amplitude thermal variations take place raises major technical issues: the high temperatures reached in some parts of aircrafts can melt usual brazing materials and thermomechanical fatigue can induce early failure of the assemblies. To prevent these problems from happening, electronic components can be attached using silver sintering. One of the strengths of this technology is that it allows the replacement of traditional brazing material by a high melting point material: pure silver (Tm=962°C). Silver sintering nevertheless leads to a porous material and porosity can have a negative impact on the ageing of the attachment joints of electronic components. One of the goals of this PhD thesis is therefore to study the link between the sintering temperature profile and the porosity of silver. Furthermore the impact of different rates of porosity on the mechanical behavior of silver has been assessed. These investigations have mainly been focused on the fatigue behavior of porous silver electrical junctions under thermal cycling (-65°C/+200 °C). The question of the metallurgical interactions that may exist at high temperatures between silver and some of the usual metallization of components and/or substrates has lastly been addressed.

Les méthodes optiques passives de mesures de température comme la thermographie ou la pyrométrie optique sont intéressantes car elles permettent une mesure non intrusive de l’objet cible à condition de connaître le facteur d’émission. La connaissance de ce facteur est critique pour déterminer la température de surface par le rayonnement thermique émis dans un domaine spectral. Le pyromètre bichromatique impulsionnel permet de surmonter la connaissance de ce paramètre à condition que le choix des valeurs de longueurs d’onde soit fait avec précautions. Lorsque l’objet à mesurer est situé dans un environnement industriel, de telles méthodes optiques sont fortement perturbées par la présence d’un milieu optiquement absorbant. C’est également le cas pour des objets situés dans des environnements très chauds qui émettent d’intenses radiations interférentes. Dans cette thèse, nous présentons une méthode radiométrique active bichromatique pour mesurer la température d’une surface en milieu industriel. Cette méthode est basée sur une excitation locale par une source laser modulée dans l’infrarouge. La détection de la température qui est corrélé avec l’excitation permet d’extraire par détection synchrone le signal modulé noyé dans un bruit jusqu’à un million de fois supérieur. Travailler à courtes longueurs d’onde (domaine visible et proche infrarouge) offre une grande dynamique et minimise l’erreur induite par les variations d’émissivité avec la longueur d’onde. Ce système collecte le rayonnement émis par l’objet à distance, de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres selon la configuration du système optique. Le principe de la méthode de mesure, le système optique et l’appareillage sont présentés dans ce rapport ainsi que les études théoriques et expérimentales sur la sensibilité, sa calibration et les résultats obtenus sur différents sites industriels. / Optical passive methods of temperature measurements such as thermography or optical pyrometry are very interesting because they allow a non-intrusive measurement with the target object provided to know the emission factor. The knowledge of this factor is critical for determining the actual temperature of a surface from the thermal radiation emitted in a wavelength band. The bichromatic pulsed pyrometer allows to overcome the knowledge of this parameter provided that precautions are taken in the choice of the values of wavelengths. When the object to be measured is placed in industrial environments, such passive optical methods are greatly disturbed by the presence of an optically absorbing medium. It is also distorted for objects located in very hot environments emitting intense interfering radiation. In this thesis, we present an active bichromatic radiometric method for measuring the temperature of a surface in harsh environments. The method is based on a localized excitation by a modulated laser source in the infrared range. Detecting the temperature range which is correlated with the excitation allows a synchronous detection to extract the signal embedded in a noise up to 106 times superior. Working at short wavelengths (visible range and near infrared range) offers a large dynamic range and minimizes the error due to variations in emissivity with the wavelength. This system collects the radiation emitted by the object at a distance from a few meters up to dozens of meters depending on the configuration of the optical system. The principle of the measurement method, the optical wavelength separation system and the telemetry apparatus are presented in this report as well as the theoretical and experimental study of the sensitivity of the device, its calibration and the results obtained in different industrial sites.

Le mémoire porte sur l’étude de la fiabilité des assemblages utilisant des alliages de brasure sans-plomb en environnement sévère pour des applications électroniques. Une méthode de préparation métallographique fiable et reproductible en vue de l’analyse microstructurale est présentée. L'effet du vieillissement thermique statique sur l’évolution microstructurale de billes de brasure en SAC, la tenue à la fatigue mécanique des assemblages brasés et l'étude de l'endommagement thermomécanique sont développés. Le seul effet notable constaté après vieillissement thermique est l'augmentation des épaisseurs des intermétalliques de contact. A la suite de sollicitations mécaniques, les ruptures sont plus souvent observées dans les pistes que dans les brasures, et ne permettent pas d'incriminer des éléments de la microstructure brasée comme facteurs déterminant de propagation des fissures. Les sollicitations thermomécaniques conduisent à une recristallisation, et les fissures se propagent alors le long des joints de grains recristallisés. / The thesis focuses on the study of the reliability of assemblies using Pb-free alloys under' harsh environment for electronic applications. A method for preparing metallographic reliable and reproducible for the microstructural analysis is presented. The effect of thermal aging on the static microstructural evolution of solder balls in SAC, the resistance to mechanical fatigue of solder joints and the study of thermomechanical damage are developed. The only significant effect observed after thermal aging is the increase in thickness of the intermetallic contact. Following mechanical, ruptures are most often seen in the copper tracks of the assembly, and do not blame the solder microstructure elements as determinants of crack propagation. The thermomechanical stresses lead to recrystallization, and then cracks propagate along the grain boundaries of recrystallized.

There is a popular misconception in the world that Jehovah is too severe on occasion while Jesus Christ is always kind and merciful. The Latter-day Saint belief that Jehovah and Jesus are the same person presents a supposed conflict. There has not been much written on this subject by either non-Latter-day Saints or Latter-day Saints, thus, this thesis represents a unique contribution to a common perception prevalent in many Christian circles. The research of this thesis shows that the misconception is based on three problems: first, a misinterpretation of biblical stories in both the Old and New Testament; second, a lack of understanding biblical context and culture; and third, a lack of applying modern revelation to this subject. The research of this thesis focuses on these three areas in an effort to resolve this false perception. This thesis takes a deeper look into the acts of Jehovah and Jesus Christ as found in the Old and New Testaments respectively. Next, it looks as several doctrines related to this subject that have been revealed through latter-day prophets and incorporates them into the Old Testament. This analysis paints a broader picture of the Lord and illustrates that He was, indeed, merciful in the Old Testament but, at times, severe in the New Testament. Lastly, this thesis takes four of the most difficult Old Testament stories that seem to represent Jehovah as harsh, capricious, and unyielding, and puts them in their cultural setting. Though not every act can be completely explained, there is a high degree of similarity between Jehovah and Jesus. The study concludes, therefore, that much of the problem lies with perception and not with reality.

Elektronik för extrema miljöer, som kan användas vid hög temperatur, hög strålning och omgivning med frätande gaser, har varit starkt önskvärd vid utforskning av rymden och övervakning av kärnreaktorer. Kiselkarbid (SiC) är en av kandidaterna inom material för extrema miljöer på grund av sin höga temperatur- och höga strålnings-tolerans. Syftet med denna avhandling är att karakterisera 4H-SiC MOSFETar vid hög temperatur och att konstruera SPICE modeller för 4H-SiC MOSFETar. MOSFET-transistorer karakteriserades till 500°C. Med användande av karaktäristik för en 4H-SiC NMOSFET med L/W = 10 µm / 50 µm, anpassades en SPICE LEVEL 2 kretsmodell. Modellen beskriver DC karakteristiska av 4H- SiC MOSFETar mellan 25ºC och 450ºC. Baserat på SPICE-kretsmodellen simulerades egenskaper för operationsförstärkare och digitala inverterar. Därutöver analyserades driften av pseudo-CMOS vid hög temperatur och principen för konstruktion av pseudo-CMOS föreslogs. Arean och utbytet (s.k. yield) av pseudo-CMOS integrerade kretsar uppskattades och det visar sig att SiC pseudo-CMOS integrerade kretsar kan använda mindre area än SiC CMOS integrerade kretsar. / Harsh environment electronics, which can be operated at high-temperature, high-radiation, and corrosive gas environment, has been strongly desired in space exploration and monitoring of nuclear reactors. Silicon Carbide (SiC) is one of the candidates of materials for harsh environment electronics because of its high-temperature and high-radiation tolerance.‌ The objective of this thesis is to characterize 4H-SiC MOSFETs at high- temperature and to construct SPICE models of the 4H-SiC MOSFETs. The MOSFET devices were characterized up to 500ºC. Using the characteristic of a 4H-SiC NMOSFET with L/W = 10 µm/50 µm, a SPICE LEVEL 2 circuit model was constructed. This model describes the DC characteristic of the 4H-SiC MOSFETs in the range of 25 – 450ºC. Based on the SPICE circuit model, the characteristics of operational amplifiers and digital inverters were simulated. Furthermore, the operation of pseudo-CMOS at high-temperature was analyzed and the operation principle of pseudo-CMOS was suggested. The device area and yield of pseudo-CMOS integrated circuits were estimated and it is shown that SiC pseudo-CMOS integrated circuits can use less area than SiC CMOS integrated circuits.

S tím, jak se neustále vyvíjejí nové technologie pro energeticky náročná průmyslová odvětví, stávající zařízení postupně zaostávají v efektivitě a produktivitě. Tvrdá konkurence na trhu a legislativa v oblasti životního prostředí nutí tato tradiční zařízení k ukončení provozu a k odstavení. Zlepšování procesu a projekty modernizace jsou zásadní v udržování provozních výkonů těchto zařízení. Současné přístupy pro zlepšování procesů jsou hlavně: integrace procesů, optimalizace procesů a intenzifikace procesů. Obecně se v těchto oblastech využívá matematické optimalizace, zkušeností řešitele a provozní heuristiky. Tyto přístupy slouží jako základ pro zlepšování procesů. Avšak, jejich výkon lze dále zlepšit pomocí moderní výpočtové inteligence. Účelem této práce je tudíž aplikace pokročilých technik umělé inteligence a strojového učení za účelem zlepšování procesů v energeticky náročných průmyslových procesech. V této práci je využit přístup, který řeší tento problém simulací průmyslových systémů a přispívá následujícím: (i)Aplikace techniky strojového učení, která zahrnuje jednorázové učení a neuro-evoluci pro modelování a optimalizaci jednotlivých jednotek na základě dat. (ii) Aplikace redukce dimenze (např. Analýza hlavních komponent, autoendkodér) pro vícekriteriální optimalizaci procesu s více jednotkami. (iii) Návrh nového nástroje pro analýzu problematických částí systému za účelem jejich odstranění (bottleneck tree analysis – BOTA). Bylo také navrženo rozšíření nástroje, které umožňuje řešit vícerozměrné problémy pomocí přístupu založeného na datech. (iv) Prokázání účinnosti simulací Monte-Carlo, neuronové sítě a rozhodovacích stromů pro rozhodování při integraci nové technologie procesu do stávajících procesů. (v) Porovnání techniky HTM (Hierarchical Temporal Memory) a duální optimalizace s několika prediktivními nástroji pro podporu managementu provozu v reálném čase. (vi) Implementace umělé neuronové sítě v rámci rozhraní pro konvenční procesní graf (P-graf). (vii) Zdůraznění budoucnosti umělé inteligence a procesního inženýrství v biosystémech prostřednictvím komerčně založeného paradigmatu multi-omics.