FR2912471A1 - Micromoteur, notamment utilise pour le reglage de positions, moteur miniature forme avec de tels micromoteurs et procede de fabrication. - Google Patents

Abstract

Micromoteur (1) utilisable notamment comme moteur de positionnement d'un satellite. Il comporte une chambre de combustion (2) dans un substrat (3) en matière électro-conductrice. La chambre de combustion (2) comporte une entrée de carburant et une sortie de gaz vers une tuyère. Un chauffage par résistance équipe la chambre (2). Le premier chauffage par résistance (8) comporte un catalyseur (7) pour décomposer le carburant dans la chambre de combustion (2). Le premier chauffage par résistance (8) comporte des segments de matière de substrat (9) formés en option dans la matière de substrat ainsi qu'un catalyseur (7) pour être chauffé à une température prédéterminée ou à une température dans une plage de température prédéterminée.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un micromoteur,

notamment utilisable comme moteur de régulation de position comportant -une chambre de combustion formée dans un substrat, notamment en une matière/matériau électroconducteur, la chambre de combustion ayant une entrée de carburant et une sortie de gaz pour une tuyère adjacente à la chambre de combustion et - un premier chauffage par résistance installé dans la chambre de combustion.

L'invention concerne également un moteur miniature formé de tels micromoteurs. Enfin, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un micromoteur comportant une chambre de combustion ayant une entrée de carburant et une sortie de gaz vers une tuyère adjacente à la chambre de combustion ainsi qu'un premier chauffage par résistance associé à la chambre de combustion et à un catalyseur. Etat de la technique Les micromoteurs utilisés comme moteurs de régulation de positions de satellites sont des moteurs monergol-hydrazine. Usuel- lement, de tels micromoteurs sont équipés d'un moyen de chauffage, par exemple d'un chauffage électrique par résistances. Le chauffage est installé de manière caractéristique à l'extérieur d'une chambre de combustion ou de décomposition. Le chauffage chauffe la chambre de combustion par conduction thermique à travers la paroi de la chambre pour la mettre à une température de démarrage définie. L'inconvénient d'un moyen de chauffage installé à l'extérieur de la chambre de combustion est de produire une distribution irrégulière de la température à l'intérieur de la chambre de combustion. De plus, l'inertie de la conductivité thermique nécessite un temps relative important, ce qui se traduit par une consommation proportionnelle d'énergie électrique. Mais comme l'énergie électrique disponible dans un satellite est limitée, on cherche une consommation aussi efficace que possible de cette énergie. Il est connu de prévoir un moyen de chauffage dans la chambre de combustion. Cette solution est par exemple décrite dans le document Systems Design and Performance of Hot and Cold Superso- nic Microjets , Robert L. Bayt, Kenneth S. Breuer, AIAA-2001-0421, 39th AIAA Aerospace Finances Meeting and Exhibit, 8-11, janvier 2001 Reno, Nevada. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un micromoteur, notamment un moteur de régulation de position constitué par un moteur monergol-hydrazine pour des satellites, permettant d'améliorer l'efficacité avec des moyens réduits et de diminuer la consommation en énergie. io L'invention a également pour but de développer un pro- cédé de fabrication d'un tel micromoteur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un micromoteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le premier chauffage par résis- 15 tance comporte un catalyseur pour décomposer le carburant introduit dans la chambre de combustion, le premier chauffage par résistance formant des premiers segments de matière de substrat réalisés en option dans la matière de substrat et constituant le catalyseur pour être chauffés à une température prédéterminée ou à une plage de tempéra20 ture prédéterminée. Il est toutefois possible d'avoir une distribution régulière de la température dans le catalyseur et l'inertie de la conductivité thermique est faible. Le catalyseur peut être chauffé en un temps relative-ment court à la température requise ou à une température dans la 25 plage de température requise. Le consommation d'énergie électrique est faible. Le premier chauffage par résistances peut être constitué lui-même par des segments de matière de substrat du catalyseur. Comme matière ou matériau pour le substrat et pour les segments de 30 matière de substrat on envisage notamment du silicium ou du carbure de silicium (SiC). En variante, le substrat peut être réalisé en saphir et les segments de matière de substrat selon cette variante peuvent être réalisés en céramique. La qualité de la décomposition du carburant dépend de la 35 température du catalyseur. Les températures de démarrage trop faibles au niveau du catalyseur entraînent sa dégradation rapide, c'est-à-dire sa destruction mécanique. Pour éviter cet inconvénient, on équipe les chambres de combustion de micromoteurs catalytiques d'un premier chauffage par résistances. Avant chaque mise en marche on met le catalyseur à la température de fonctionnement minimale autorisée, requise. Par l'utilisation directe des caractéristiques électriques du catalyseur qui peut lui-même être constitué comme résistance chauffante, on diminue les pertes nécessaires au chauffage de la chambre de combustion. Cela permet d'optimiser la gestion de l'énergie électrique d'un satellite. Cela augmente également la durée de vie du catalyseur. Il est avantageux que les premiers segments de matière de substrat soient au moins en partie revêtus d'une matière de catalyseur et que le premier chauffage par résistance soit constitué par la couche de catalyseur. Comme matière de catalyseur on utilise par exemple du platine. Il est en outre avantageux de prévoir au moins en partie une couche isolante entre la couche de catalyseur et les premiers segments de matière de substrat. La couche d'isolation permet de réaliser la couche de catalyseur comme premier chauffage par résistance. L'efficacité du catalyseur sera également améliorée si les premiers segments de matière de substrat dans la chambre de combustion ont au moins en partie une structure de surface poreuse. La porosité se réalise par un procédé électrochimique en utilisant un électrolyte. En faisant passer du courant à travers les premiers segments de matière de substrat, directement, il est le cas échéant difficile si ces matières sont poreuses, qu'elles forment des grains séparés qui ne se touchent plus. Cela doit être pris en compte lorsqu'on réalise la structure de surface poreuse des premiers segments de matière de substrat. La porosité s'établit par le choix de la concentration en électrolyte et/ou la densité de courant et/ou la résistance spécifique de la matière du substrat. Comme procédé électrochimique on peut appliquer de façon connue un procédé de gravure et on rend poreux totalement les premiers segments de matière de substrat ou toute la surface de ces segments. Selon un développement, il est prévu un second chauf- fage par résistances à l'intérieur de la chambre de combustion, entre le catalyseur et la sortie de gaz pour chauffer le gaz sortant du catalyseur. Cette solution est avantageuse pour augmenter le rendement. Pour cela, le gaz sortant du catalyseur sera chauffé encore dans la chambre de combustion, c'est-àdire avant d'entrer dans la tuyère. Cela se traduit par un post-chauffage du gaz non par l'extérieur mais l'intérieur de la chambre de combustion à l'aide du second chauffage par résistances. Le second chauffage par résistances peut également être réalisé par des secondes matières de substrat réalisés en option dans la matière du substrat. Le courant est conduit dans les seconds segments de matière de substrat, notamment en forme de colonnes. Selon un autre développement, les premiers et/ou seconds segments de matière de substrat sont réalisés dans la matière de substrat de la chambre de combustion par une opération mécanique ou chimique pour former le fond de la chambre de combustion à partir du- quel les premiers et/ou seconds segments de matière de substrat viennent chaque fois en saillie en forme de colonnes vers l'intérieur du volume de la chambre de combustion. Il est avantageux qu'une première distance de colonne des premiers segments de matière de substrat soit différente, notamment inférieure à une seconde distance de colonne des seconds segments de matière de substrat. Le volume de la chambre de combustion est limité par une couche de couverture de la chambre de combustion adjacente au premier et/ou second segment de matière de substrat. La couche de couverture est formée avantageusement d'une plaquette de SOI, struc- turée (SOI = silicium sur isolant) et la couche de couverture réalise le branchement électrique du premier et/ ou du second moyen de chauffage par résistances. La liaison entre la couche de couverture et la matière de substrat peut se faire par exemple par liaison directe ou par liaison eutectique ou encore avec une soudure ouverte ou une colle cé- ramique ou encore la brasure. Grâce au contact électrique entre le premier et/ou le second chauffage par résistances par l'intermédiaire de la couche de couverture il est possible de chauffer de manière indépendante le premier et le second chauffage par résistances. Une plaquette SOI se compose d'un substrat de silicium portant une couche isolante SiO2 et celle-ci est munie d'une couche de silicium. La plaquette SOI peut être mise en structure par des procédés connus de technique des microsystèmes et recevoir une structure de base, c'est-à-dire être reliée au substrat déjà travaillé du micromoteur. Il est possible de mettre en contact sans risquer de court-circuit à la fois le premier moyen de chauffage par résistance et aussi le second moyen de chauffage par résistance et de les commander indépendamment l'un de l'autre. On aura néanmoins une solidité mécanique suffisante. La conductivité des premier et/ou second segments de matière de substrat se règle par un dopage approprié de la matière de substrat. Cela permet de réguler la résistance. Pour des températures de fonctionnement élevées, on utilise une ligne propre de sorte que l'influence du dopage passe de plus en plus à l'arrière-plan. La conductivité sera alors définie surtout par la géométrie, c'est-à-dire la section, la hauteur et le nombre des premier et/ou second segments de matière de substrat. Selon un autre mode de réalisation, la couche de recouvrement présente un segment de bord périphérique situé au moins en partie dans un plan de montage et par lequel la couche de couverture est reliée au substrat, ainsi qu'une région fonctionnelle périphérique par rapport au segment de bord et qui est en retrait par rapport au plan de montage ; dans cette région fonctionnelle, on a une disposition stratifiée formée d'une couche d'isolation, d'une couche de métallisation et d'une couche de passivation, la disposition stratifiée ne dépassant pas du plan de montage. Il est alors possible de mettre en contact de manière simple et sûre le premier moyen de chauffage par résistance et/ ou le second moyen de chauffage par résistance à l'aide d'une couche de métallisation. Comme le cas échéant on peut avoir un canal qui se développe et relie le volume de la chambre de combustion à l'extérieur, il est avantageux de remplir ce canal complètement avec la matière de la couche de passivation et de meuler ensuite l'ensemble et de polir pour obtenir une surface supérieure plane. Cela permet d'exécuter le procédé de liaison entre la couche de couverture et le substrat préparé. Selon un autre mode de réalisation, dans le segment de bord périphérique on prévoit un segment d'alimentation qui fait partie de la plage fonctionnelle et l'espace intermédiaire entre la couche de passivation et le plan de montage est rempli d'une matière de passivation ou d'une pâte de remplissage. La pâte de remplissage peut être introduite dans la matière de substrat par un perçage. Cela se fait de préférence après l'opération de liaison entre la couche de couverture et le substrat. Cela garantit en outre que la chambre de combustion pré-sente un volume de chambre de combustion fermé avec seulement une entrée de carburant et une sortie de gaz. Selon un autre mode de réalisation, le premier moyen de chauffage par résistance et/ou le second moyen de chauffage par résistance sont formés par une structure conductrice en forme de méandres en métal prévue notamment sur la couche de couverture. En outre, on peut prévoir un premier moyen pour saisir une première résistance du premier moyen de chauffage de résistance et/ou un second moyen pour saisir une seconde résistance du second moyen de chauffage par résistance, la première résistance et/ou la seconde résistance étant appliquées à un troisième moyen qui détermine une première température à partir de la première résistance et une seconde température à partir de la seconde résistance. Cela permet de mesurer la température à la fois du catalyseur et aussi du post-chauffage des gaz par la résistance du premier moyen de chauffage par résistance et celle du second moyen de chauffage par résistance. Cela se fait de manière simple par la mesure du courant et de la tension. Cela permet de réduire les moyens de fabrication à mettre en oeuvre car on élimine l'installation de capteur de température dans la chambre de combustion. En plus, on peut avoir un capteur de température à l'extérieur de la chambre de combustion et le coupler au troisième moyen pour compenser une dérive de la première et de la seconde résis- tance. Toujours si le moteur n'est pas en fonctionnement, c'est-à-dire dire la température dans la chambre de combustion et celle du capteur de température de référence sont identiques, on peut faire une correction de décalage car dans ce cas les deux températures doivent être les mêmes.

Selon un autre mode de réalisation, il est prévu un troisième moyen de chauffage, notamment un moyen de chauffage par résistance, associé à la tuyère. Cela permet d'augmenter la puissance du micromoteur.

Comme déjà indiqué ci-dessus, on utilise comme matière du substrat, du carbure de silicium ou du silicium. Il est également possible de rendre le silicium et le carbure de silicium poreux. Pour le carbure de silicium on peut utiliser toutes les techniques de liaison décrites ci-dessus.

Si l'on utilise du saphir à la place du silicium ou du car-bure de silicium comme matière pour le substrat, on aura une résistance en température plus élevée. Le saphir permet également des procédés de liaison pour relier la couche de couverture et de substrat. Mais son inconvénient est la difficulté de l'usinage car les structures grossières doivent être usinées mécaniquement. Pour obtenir un catalyseur ayant une surface importante, il faut une structure poreuse correspondante, revêtue de la matière de catalyseur avant de fixer la plaquette dans la chambre de combustion, ce qui peut se faire par exemple à l'aide d'une céramique poreuse revêtue de platine.

L'invention concerne également un moteur miniature équipé de plusieurs micromoteurs du type défini ci-dessus. Les micro-moteurs sont de préférence disposés suivant un réseau. Un procédé de fabrication d'un micromoteur du type dé-fini ci-dessus comprend les étapes suivantes : -fourniture d'un substrat, notamment un silicium, en carbure de sili- cium ou en saphir, - réalisation de premiers et/ou seconds segments de matière de substrat dans le substrat par une opération mécanique, physique ou chimique pour réaliser un fond de la chambre de combustion à par- tir duquel dépassent les premiers et/ou seconds segments de matière de substrat chaque fois en forme de colonnes à l'intérieur du volume de la chambre de combustion, - revêtement au moins partiel des premiers segments de matière de substrat avec une matière de catalyseur, - fourniture d'une couche de couverture structurée, notamment sous la forme d'un substrat ayant une structure métallique, - application de la couche de couverture sur le substrat structuré et liaison de façon à limiter le volume de la chambre de combustion par la couche de couverture de la chambre de combustion et la structure métallique vient s'appuyer à proximité des premiers et/ou des seconds segments de matière de substrat. Le procédé selon l'invention permet de fabriquer un moyen de chauffage d'un catalyseur et, en option, un post-chauffage de gaz à l'intérieur de la chambre de combustion du micromoteur et cela de manière simple et efficace. Les premiers segments de matière de substrat sont avantageusement munis d'une structure de surface, au moins en partie poreuse, avant de les revêtir avec la matière de catalyseur et pour cela on effectue un traitement avec un électrolyte de concentration prédéfinie ou on applique un revêtement d'une couche poreuse. Entre les premiers segments de matière de substrat et la matière de catalyseur, on applique avantageusement une couche d'isolation si bien que la matière de catalyseur peut elle-même servir de moyen de chauffage par résistance. La structure métallique appliquée sous la couche de revêtement relie électriquement les premiers et/ou seconds segments de matière de substrat ou la matière de catalyseur, sur les premiers segments de matière de substrat. L'utilisation d'étapes de fabrication connues selon la technique des microsystèmes permet ainsi une fabrication simple et efficace d'un micromoteur selon l'invention. La couche de couverture et le substrat peuvent égale-ment être reliés par liaison directe, par liaison eutectique, par une sou-dure au verre, par une colle céramique ou par une brasure. La liaison directe est intéressante si la couche de couverture et le substrat ou les premiers et/ ou seconds segments de matière de substrat sont en silicium. Si l'on utilise de la soudure de verre, il faut veiller à la tenue en température. Dans le cas d'une colle céramique, il faut veiller à l'étanchéité au gaz. En brasant, notamment par brasage actif, il faut tenir compte du coefficient de dilatation thermique élevé du métal.

Selon un autre développement du procédé, dans la couche de couverture on réalise un segment de bord périphérique par une opération d'enlèvement et ce segment se situe au moins en partie dans un plan de montage suivant lequel la couche de couverture est reliée à la matière de substrat, réalisant une plage fonctionnelle périphérique par rapport au segment de bord en retrait par rapport au plan de montage. Ce procédé est intéressant par exemple pour avoir un chauffage par résistance sous la forme de méandres métalliques appliqués sur la couche de couverture pour réaliser le contact sans compliquer la liaison entre la couche de couverture et le substrat, par exemple par liaison directe ou par liaison eutectique tout en garantissant l'étanchéité de la chambre de combustion. Le procédé peut s'appliquer pour utiliser des structures analogues à des moyens de chauffage en forme de méandres comme capteurs de températures, pour avoir des données de tempéra- tures servant à des contrôles de procédés. Pour cela, dans le cadre de l'opération d'enlèvement, on peut graver dans une profondeur de quelques microns et laisser un bord extérieur large qui ne sera pas gravé et formera le segment de bord. Le segment de bord sera relié au substrat dans le cadre de l'opération de liaison.

Il est avantageux si l'on réalise dans la plage fonctionnelle, une disposition stratifiée formée d'une couche d'isolation, d'une couche de métallisation et d'une couche de passivation, de façon que la disposition stratifiée ne dépasse pas du plan de montage. Dans le cadre de l'opération d'enlèvement on réalise un segment d'alimentation dans le segment de bord périphérique et ce segment fait partie de la plage fonctionnelle, en remplissant l'espace intermédiaire entre la couche de passivation et le plan de montage par une matière de passivation. Après application de la matière de passivation de la couche de passivation, on peut meuler et polir la couche de couverture pour obtenir une surface supérieure plane et finalement permettre la liaison avec le substrat. Selon une autre étape du procédé on remplit le segment d'alimentation après l'opération de liaison entre la couche de couverture et le substrat à l'aide d'une pâte de remplissage ; la pâte de remplissage est introduite par un perçage dans la couche de couverture ou dans le substrat au niveau du segment d'alimentation. Cette procédure permet de relier tout d'abord la couche de couverture au substrat et seulement ensuite d'assurer l'étanchéité de la chambre de combustion. Il est en outre possible d'appliquer une couche de passivation isolante électrique sur la face arrière du substrat, cette couche étant seulement ouverte dans la région des premiers segments de matière de substrat. Cela limite le flux de matière à travers l'orifice de la face arrière, si bien que dans le cas d'un procédé électrochimique ce n'est pas l'ensemble de la face avant mais seulement de préférence la région des premiers segments de matière de substrat, c'est-à-dire les colonnes, qui recevront une surface supérieure poreuse. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un micromoteur, - la figure 2 est une coupe d'un segment d'un substrat mis en structure d'un micromoteur en vue de côté, - la figure 3 est une vue de dessus d'une moitié d'un micromoteur, - la figure 4 est une vue en coupe du substrat de la figure 2 muni d'une couche de couverture, - la figure 5 montre une couche de couverture sous la forme d'une plaquette SOI non mise en structure, - la figure 6 montre le plaquette SOI de la figure 5 munie d'une structure, la figure 7 montre la plaquette SOI de la figure 6 appliquée sur un substrat selon la figure 2, - la figure 8 est une vue en coupe d'une partie d'un micromoteur montrant les moyens de chauffage par résistance appliqués sur la couche de couverture, - la figure 8 est une vue en coupe d'une partie d'un micromoteur mon- trant les moyens de chauffage par résistance appliqués sur la couche de couverture, - la figure 9 est une vue de dessus d'une couche de couverture mise en structure et munie d'une couche de métallisation, - la figure 10 est une coupe de la couche de couverture de la figure 9, - la figure 11 montre la couche de couverture des figures 9 et 10 appliquée sur un substrat, - la figure 12a montre une couche de couverture correspondant à celle de la figure 9, - la figure 12b montre un substrat avec une découpe, - la figure 12c est une vue schématique d'un micromoteur après assemblage de la couche de couverture de la figure 12a et du substrat de la figure 12b. Description de modes de réalisation La construction caractéristique d'un micromoteur 1 tel que ceux utilisés comme moteur de régulation de position satellite est présentée en perspective à la figure 1. Dans un substrat 3 on forme une chambre de combustion 2, allongée. A l'intérieur de la chambre de combustion 2 il y a des segments de matière de substrat qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à partir du fond 13 de la chambre de combustion 2 à l'intérieur de cette chambre 2 (encore appelée volume de la chambre de combustion) et qui constitue un catalyseur 7. A son extrémité inférieure gauche selon la figure, la chambre de combustion 2 débouche dans une sortie de gaz 5 adjacente à une tuyère 6 qui s'élargit. L'extrémité opposée à la sortie de gaz 5 de la chambre de combustion 2 comporte une entrée de carburant non représentée à la figure ; cette entrée est reliée à un réservoir. Pour créer un volume de chambre de combustion limité dans l'espace, on munit d'une couche de couverture le substrat 3 structuré de cette manière.

Le substrat 3 peut par exemple être formé d'une matière semi-conductrice telle que par exemple du silicium ou du carbure de silicium. Dans ce cas il est possible de former les segments de matière de substrat du catalyseur 7 dans la matière du substrat en utilisant des procédés connus de micromécanique ou de chimie. En variante, on peut utiliser du saphir pour le substrat 3. Suivant la réalisation, il peut être intéressant d'associer un chauffage par résistance au catalyseur 7 si les premiers segments de matière du substrat sont constitués dans une autre matière électroconductrice ou sont revêtus d'une matière à effet catalytique.

La figure 2 montre une section d'une coupe d'une chambre de combustion 2 d'un substrat 3, structuré. A proximité de l'entrée de carburant 4, des segments de matière de substrat 9 en forme de colonnes partent du fond 13 du substrat 3. Les segments de matière de substrat 9 ont au moins en partie une structure de surface poreuse ; la porosité est réalisable par un procédé électrochimique en utilisant un électrolyte. La porosité se règle ainsi par le choix de la concentration de l'électrolyte et/ou la densité de courant et/ou une résistance spécifique de la matière du substrat ; cette dernière se définit par le dopage de la matière du substrat ou par les segments de matière de substrat. Au dos du substrat 3, on applique une couche de passivation d'isolation électrique qui n'est ouverte que dans la zone des premiers segments de matière de substrat 9. Cela limite le passage du courant au dos sur cette ouverture si bien que dans le cas d'un procédé électrochimique, l'ensemble de la face avant mais de préférence seulement la région des premiers segments de matière de substrat 9 c'est-à-dire les colonnes auront une structure de surface poreuse. Les segments de matière de substrat 9 sont répartis à distance régulière et la distance respective des colonnes est caractérisée par la référence 14. Dans le catalyseur 7, on décompose le carburant introduit par l'entrée de carburant 4 qui est par exemple de l'hydrazine N2H4 . La qualité de la décomposition du carburant dépend de la température du catalyseur 7. Comme une température trop basse du catalyseur entraîne une dégradation rapide du catalyseur 7, on associe un chauffage par résistance au catalyseur 7 qui chauffe le catalyseur 7 à la température de fonctionnement minimale nécessaire et autorisée. Pour cela, et comme cela apparaîtra clairement de la description donnée ci-après d'autres exemples de réalisation, les segments de matière de substrat 9 sont eux-mêmes traversés par du courant de sorte que le chauffage par résistance est réalisé par les segments de matière de substrat 9. En variante, on peut réaliser le chauffage par résistance par la matière du catalyseur par exemple du platine utilisé pour revêtir les segments de matière de substrat 9. Dans ce cas, suivant la conductivité du segment de matière de substrat, il peut être avantageux de prévoir une isolation entre les segments de matière de substrat 9 et la matière du catalyseur. Dans la chambre de combustion 2, on a réalisé en outre des segments de matière de substrat 12 régulièrement écartés les uns des autres ; la distance entre les colonnes porte la référence 15. La dis-tance 15 entre les colonnes des segments de matière de substrat 12 est plus grande que la distance 14 des colonnes des premiers segments de matière de substrat 9. Selon la description ci-dessus, on fait également passer du courant à travers les segments de matière de substrat 12 pour développer un second chauffage par résistance. On réalise ainsi un postchauffage de gaz 10 entre le catalyseur 7 et sortie de gaz non représentée à la figure 2. On augmente ainsi le rendement du micromoteur 1. Le postchauffage de gaz se fait avant l'entrée du gaz dans la tuyère. Ainsi, le second chauffage par résistance est réalisé à l'intérieur de la chambre de combustion 2. Un autre avantage est celui d'une éventuelle augmentation de la puissance. Pour obtenir une chambre de combustion de volume fermé, on applique une couche de couverture 16 sur le substrat selon la figure 2 comme cela est par exemple présenté à la figure 4. Pour cela, la couche de couverture 16 comporte de préférence des éléments de branchement électriques du premier et du second chauffage par résistance 8 et 11. La figure 4 montre en outre la direction d'alimentation du carburant (référence A) et la direction de sortie de gaz (référence B). La figure 3 montre un demi-micromoteur en vue de des- sus, en se limitant dans la chambre de combustion uniquement au catalyseur 7 formé par les segments de matière de substrat 9 et des élémentsd'injection 39. Les segments de matière de substrat 9 sont disposés par rapport aux éléments d'injection 39 par exemple suivant un angle de l'ordre 45 . La distance 14 entre les colonnes des segments respectifs de matière de substrat 9 est inférieure à la longueur du côté de chacun des segments de matière de substrat en vue en coupe. La ligne en trait mixte qui s'étend de la gauche vers la droite représente l'axe de symétrie. L'extension du micromoteur dans le plan de la feuille de papier correspond environ à 60-300 microns. La sortie de gaz 5 est formée par un col. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, un moyen de chauffage 29 est associé à la tuyère 6 par exemple sous la forme d'un ruban métallique en méandre installé à l'intérieur de la tuyère. La longueur totale du micromoteur porte la référence L. Les figures 5 et 6 montrent un développement particuliè- rement préférentiel de la couche de recouvrement 16. La couche de recouvrement 16 de cet exemple de réalisation est constituée par une plaquette SOI. Elle se compose d'une couche de silicium 17, d'une couche 18 de SiO2 ainsi que d'une autre couche de silicium 19. La plaquette SOI est structurée par des procédés connus de microtechnique consistant à réaliser à partir de la face extérieure, des découpes extérieures 20, 21 et à partir de la face intérieure, des découpes intérieures 22, 23, 24. Ces découpes ou dégagements extérieurs 20, 21 traversent la couche de silicium 17 et la couche 18 de SiO2. Les découpes ou dégagements intérieurs 22, 23, 24 traversent uniquement la couche de sili- cium 19. La figure 7 montre la plaquette SOI structurée, représentée à la figure 6, appliquée sur le substrat de la figure 2. Le fond des découpes extérieures 20 est muni d'un contact électrique 25 pour le catalyseur 7. De façon correspondante, le fond de la découpe extérieure 21 est muni d'un contact électrique 26 pour le postchauffage de gaz. Grâce à la structure de la couche de recouvrement 16, on peut avoir un contact 1 et un chauffage indépendant pour le premier chauffage par résistance et le second chauffage par résistance 8, 11. La couche 16 est reliée au substrat mis en structure 3 par des procédés usuels en micromécanique comme par exemple la liai-son directe silicium/silicium. Dans la mesure où la section trop faible des segments de matière de substrat 9 ou 12 ne permet pas de garantir le passage du courant à travers la liaison directe silicium/silicium, on peut appliquer des procédés de liaison alternatifs tels que par exemple la liaison eutectique. En variante, on peut également réaliser la liaison par une soudure par du verre, une colle de céramique ou une brasure par exemple une brasure active. La figure 8 montre une variante de réalisation de la couche de recouvrement munie de structures conductrices 27, 28 en forme de méandre. Ces structures sont prévues sur la face de la couche de recouvrement 16 pour qu'après l'opération de liaison mécanique entre la couche de recouvrement 16 et le substrat 3 mis en structure, ces structures conductrices se trouvent à l'intérieur de la chambre de combustion 2. Les structures conductrices 27 arrivent ainsi sur les seg- ments de matière de substrat 9 alors que les structures conductrices 28 arrivent sur les segments de matière de substrat 12. A l'aide des figures 9 à 12 on décrira une possibilité simple de mise en contact des structures conductrices 27, 28, 29 prévues à l'intérieur de la chambre de combustion 2 sans compliquer la liaison de la couche de couverture 16 et le substrat structuré 3 tout en garantissant l'étanchéité de la chambre de combustion 2. La figure 9 montre la face intérieure d'une couche de recouvrement 16 dans laquelle on a réalisé une cavité d'une profondeur de quelques microns. Cela peut se réaliser par exemple par gravure. On forme ainsi un segment de bord 30 situé dans le plan de montage 33 et qui entoure une plage fonctionnelle 31 (la cavité réalisée par gravure). Il est en outre prévu un segment d'alimentation 32 associé à la plage fonctionnelle 31 reliant cette plage fonctionnelle 31 à l'environnement. Le segment de bord 30 forme un bord dit de liaison c'est-à-dire que cette surface sera reliée à la plaquette mise en structure. On applique tout d'abord une couche d'isolation 35 dans la plage fonctionnelle 31. Sur cette couche d'isolation on applique une couche de métallisation 36 formant la structure conductrice 27 et/ou 28. Enfin, on applique une couche de passivation 37 sur la couche métallisée 36 ou la couche d'isolation 35. La cavité et la réalisation de la disposition en couche 34 apparaissent le mieux dans la représentation en coupe de la figure 10. Comme on aurait une chambre de combustion non étanche après la liaison entre la couche de couverture 16 et le substrat 3 (voir l'intervalle ou le canal 38 à la figure 11) il faut remplir cet inter- valle ou canal 38 d'une matière de passivation. Cela se fait avant de relier la couche de couverture 16 et le substrat 3. Après remplissage de l'espace intermédiaire 38 (au niveau du segment de conduite d'alimentation 32), on enlève par meulage la matière de passivation et on effectue un polissage de finition pour obtenir un plan de montage 33 parfaitement plan et permettre ainsi une liaison fiable entre la couche de recouvrement 16 et le substrat 3. Une variante de procédé consiste à munir le substrat d'une cavité 41 dans la région du segment d'alimentation 32, à relier la couche de couverture 16 et le substrat 3 mis en structure et ensuite de fermer la cavité 41 avec une matière assurant l'étanchéité par exemple une soudure de verre ou une colle de céramique. Cela est représenté aux figures 12a-12c dans lesquelles les composants fonctionnels décrits précédemment ne sont pas représentés dans le substrat 3. 15

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 ) Micromoteur (1), notamment utilisable comme moteur de régulation de position comportant - une chambre de combustion (2) formée dans un substrat (3), no- tamment en une matière/matériau électroconducteur, la chambre de combustion (2) ayant une entrée de carburant et une sortie de gaz pour une tuyère adjacente à la chambre de combustion (2) et - un premier chauffage par résistance installé dans la chambre de combustion (2), caractérisé en ce que le premier chauffage par résistance (8) comporte un catalyseur (7) pour décomposer le carburant introduit dans la chambre de combustion (2), le premier chauffage par résistance (8) formant des premiers segments de matière de substrat (9) réalisés en option dans la matière de substrat et constituant le catalyseur (7) pour être chauffés à une température prédéterminée ou à une plage de température prédéterminée.

2 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier chauffage par résistance (8) est réalisé par des premiers segments de matière de substrat (9) du catalyseur (7).

3 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers segments de matière de substrat (9) sont revêtus au moins en partie d'un matériau de catalyseur et le premier chauffage par résistance (8) est réalisé par la couche de catalyseur.

4 ) Micromoteur (1) selon la revendication 3, caractérisé par au moins en partie une couche isolante entre la couche de catalyseur et les premiers segments de matière de substrat (9).

5 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1,caractérisé en ce que les premiers segments de matière de substrat (9) dans la chambre de combustion (2) ont une structure de surface au moins en partie poreuse.

6 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé par un second chauffage à résistance (11) à l'intérieur de la chambre de combustion (2) entre le catalyseur (7) et la sortie de gaz (5) pour chauffer le pz sortant du catalyseur (7).

7 ) Micromoteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second chauffage par résistance (11) est réalisé par des seconds seg-15 ments de matière de substrat (12) formés en option dans la matière de substrat.

8 ) Micromoteur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que 20 des premiers et/ou seconds segments de substrat (9, 12) sont réalisés dans la matière de substrat de la chambre de combustion (2) par une opération mécanique ou chimique de façon à former un fond de la chambre de combustion (2) à partir duquel les premiers et/ ou seconds segments de matière de substrat (9, 12) sont en saillie respectivement 25 en forme de colonnes vers l'intérieur du volume de la chambre de combustion.

9 ) Micromoteur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' 30 une première distance de colonne (14) des premiers segments de matière de substrat (9) est différente et notamment inférieure à une seconde distance de colonne (15) des seconds segments de matière de substrat (12). 35 10 ) Micromoteur (1) selon la revendication 8 ou 9,caractérisé en ce que le volume de la chambre de combustion est limité par une couche de couverture (16) de la chambre de combustion (2), cette couche étant adjacente aux premiers et/ou aux seconds segments de matière de subs- trat (9, 12). 11 ) Micromoteur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche de couverture (16) est formée d'une plaquette SOI structurée 1 o et la couche de couverture (16) réalise le contact électrique du premier et/ ou du second chauffage par résistance (Il). 12 ) Micromoteur (1) selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que 15 la couche de couverture (16) présente un segment périphérique (30) qui se situe au moins en partie dans le plan de montage (33), par lequel la couche de couverture (16) est reliée au substrat (3) ainsi qu'une zone fonctionnelle (31) entourant le segment périphérique (30) et en retrait par rapport au plan de montage (33), 20 une disposition stratifiée (34) étant prévue dans la zone fonctionnelle (31) en étant formée d'une couche d'isolation (35), d'une couche de métallisation (36) et d'une couche de passivation (37), la disposition stratifiée (34) ne dépassant pas du plan de montage (33). 25 13 ) Micromoteur (1) selon la revendication 12, caractérisé par un segment de conduite d'alimentation dans le segment marginal périphérique (30), faisant partie de la zone fonctionnelle (31) et l'intervalle entre la couche de passivation et le plan de montage (33) est rempli 30 d'une matière de passivation ou d'une pâte de remplissage. 14 ) Micromoteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce quele premier chauffage par résistance (8) et/ou le second chauffage par résistance (11) est formé par une structure conductrice (27, 28) à tracé en méandres en un métal, notamment sur la couche de couverture (16). 15 ) Micromoteur (1) selon la revendication 6, caractérisé par un premier moyen pour saisir une première résistance du premier chauffage par résistance et/ou un second moyen pour saisir une seconde résistance du second chauffage par résistance (11) et la première io résistance et/ou la seconde résistance son reliées à un troisième moyen pour déterminer une première température à partir de la première résistance et une seconde température à partir de la seconde résistance. 16 ) Micromoteur (1) selon la revendication 15, 15 caractérisé en ce qu' en plus il est prévu un capteur de température à l'extérieur de la chambre de combustion (2), ce capteur étant couplé au troisième moyen pour compenser la dérive de la première et de la seconde résistance. 20 17 ) Micromoteur (1) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé par un troisième moyen de chauffage (29), notamment un chauffage par résistance, associé à la tuyère. 25 18 ) Micromoteur (1) selon la revendication 17, caractérisé en ce que le troisième moyen de chauffage (29) est formé sur la couche de couverture (16) par une structure conductrice en forme de méandres en métal ou en une matière conductrice. 30 19 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat (3) est en silicium ou en carbure de silicium (SiC). 35 20 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1,caractérisé en ce que le substrat (3) est en saphir. 21 ) Micromoteur (1) selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce qu' il s'agit d'un moteur à hydrazine-monergol. 22 ) Moteur miniature, caractérisé en ce qu' 10 il comporte un ensemble de micromoteurs (1) selon l'une des revendications 1 à 21. 23 ) Moteur miniature selon la revendication 22, caractérisé en ce que 15 l'ensemble des micromoteurs (1) est réparti sur un réseau. 24 ) Procédé de fabrication d'un micromoteur (1) comportant une chambre de combustion (2) ayant une entrée de carburant (4) et une sortie de gaz (5) vers une tuyère adjacente à la chambre de combustion 20 (2) ainsi qu'un premier chauffage par résistance associé à la chambre de combustion (2) et à un catalyseur (7), comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un substrat (3), notamment un silicium, en carbure de silicium ou en saphir, - réalisation de premiers et/ou seconds segments de matière de subs- 25 trat (12) dans le substrat (3) par une opération mécanique, physique ou chimique pour réaliser un fond de la chambre de combustion (2) à partir duquel dépassent les premiers et/ou seconds segments de matière de substrat (12) chaque fois en forme de colonnes à l'intérieur du volume de la chambre de combustion, 30 - revêtement au moins partiel des premiers segments de matière de substrat (9) avec une matière de catalyseur, - fourniture d'une couche de couverture (16) structurée, notamment sous la forme d'un substrat SOI(3) ayant une structure métallique, - application de la couche de couverture (16) sur le substrat structuré 35 (3) et liaison de façon à limiter le volume de la chambre de combus- 21tion par la couche de couverture (16) de la chambre de combustion (2) et la structure métallique vient s'appuyer à proximité des premiers et/ou des seconds segments de matière de substrat (9, 12). 25 ) Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les premiers segments de matière de substrat (9), avant le revêtement avec la matière de substrat, sont munis d'une structure de surface au moins en partie poreuse en les traitant avec un électrolyte ayant une 1 o concentration prédéfinie ou en les revêtant d'un tel électrolyte. 26 ) Procédé selon la revendication 24 ou 25, caractérisé par une couche d'isolation appliquée entre les premiers segments de matière de substrat (9) et la matière du catalyseur. 27 ) Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce qu' on raccorde électriquement par la structure métallique, les premiers 20 et/ou seconds segments de matière de substrat (12) ou la matière de catalyseur sur les premiers segments de matière de substrat (9). 28 ) Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce qu' 25 on relie la couche de couverture (16) et le substrat (3) par liaison directe ou par liaison eutectique ou par une soudure au verre ou une colle céramique ou une brasure. 29 ) Procédé selon la revendication 24, 30 caractérisé en ce que par une opération d'enlèvement on réalise un segment de bord périphérique (30) dans la couche de couverture (16), ce segment se situant au moins en partie dans un plan de montage (33) avec lequel la couche de couverture (16) est reliée au substrat (3) et on génère une plage fonc-tionnelle (31) entourant le segment de bord (30), en retrait par rapport au plan de montage (33). 30 ) Procédé selon la revendication 29, caractérisé par une disposition stratifiée (34) dans la plage fonctionnelle (31) ayant une couche d'isolation, une couche de métallisation et une couche de passivation et la disposition stratifiée (34) ne dépasse pas du plan de montage (33). 31 ) Procédé selon les revendications 29 et 30, caractérisé en ce que dans le cadre de l'opération d'enlèvement, on réalise un segment d'alimentation dans le segment de bord périphérique (30), faisant partie de la zone fonctionnelle, et on remplit d'une matière de passivation l'intervalle entre la couche de passivation et le plan de montage (33). 32 ) Procédé selon les revendications 29 et 30, caractérisé en ce qu' après l'opération de liaison entre la couche de couverture (16) et le substrat (3) on remplit le segment d'alimentation par une pâte de rem-plissage, et cette pâte est introduite par un perçage dans la couche de couverture (16) ou dans le substrat (3) au niveau du segment d'alimentation. 33 ) Procédé selon la revendication 24 ou 25, caractérisé par une couche de passivation isolante électrique appliquée au dos du substrat (3), et qui est seulement ouverte dans la région des premiers 30 segments de matière de substrat (9).