Brevet FR3037652A1 — publié le 20161223

- 1 - « Capteur de pression atmosphérique par effet Pirani, et procédé de conception et fabrication » L'invention propose un capteur à base de jauge Pirani pour mesurer la pression gazeuse. Une enceinte étanche aux gaz, dont la surface extérieure est exposée au gaz testé, renferme un environnement intérieur gazeux entourant l'élément sensible d'une jauge Pirani. Cette enceinte présente une structure élastiquement déformable par la différence de pression entre pression intérieure et extérieure à l'enceinte. Le comportement de la jauge dépend de la pression intérieure, laquelle dépend de la pression extérieure selon une fonction de transfert, fournissant ainsi une mesure de la pression extérieure. Cette fonction de transfert dépend de la raideur du boîtier, du volume et de la pression initiale d'encapsulation et de la pression intérieure. Cette enceinte comprend par exemple un boîtier en forme de soufflet déformable ou un boîtier à membrane souple. Elle peut inclure un élément supplémentaire fournissant une réduction du volume intérieur pour modifier cette fonction de transfert. L'invention propose en outre un procédé de réalisation d'un tel capteur, 20 appelé "composite" car associant une mesure de pression par déformation mécanique et une mesure de pression par effet Pirani. Etat de la technique Le principe de la jauge Pirani est bien connu de l'homme du métier. Ce principe repose sur la variation de la conductivité thermique d'un gaz en 25 fonction de la pression et donc sur le libre parcours moyen des molécules de ce gaz. Les capteurs mettant en oeuvre le principe de la jauge Pirani comprennent une partie, aussi appelée « élément sensible », qui est immergée dans le milieu dont la température et/ou la pression est mesurée. 30 Cet élément sensible peut prendre par exemple la forme d'un fil ou d'un barreau ou d'un ruban mince. Il est composé d'un conducteur électrique dont la résistivité change en fonction de la température. La mesure de la résistance de l'élément sensible permet de déterminer la température et/ou la pression du milieu. 35 Utilisée de façon passive, la jauge Pirani permet de mesurer la 3037652 -2 température. En chauffant l'élément sensible, par exemple directement par effet Joule, elle permet de mesurer la pression du milieu environnant. 5 Les jauges Pirani sont très appréciées dans l'industrie pour leur fabrication économique, leur fiabilité, leur large gamme de réponse en pression, leur facilité de fabrication et d'intégration pour un coût réduit. Leur principe est simple, leur mise en oeuvre nécessite très peu d'électronique puisque basée sur une simple mesure de résistance. 10 Cependant, ce type de capteur présente aussi un certain nombre d'inconvénients et de limites. Une limitation importante porte sur les gammes de pression pouvant être mesurée par ce type de capteur. Des modèles mathématiques de comportement d'une telle jauge ont 15 été proposés par exemple par Mastrangelo et al., Microfabricated thermal absolute-pressure sensor with on-chip digital front-end processor. Solid-State Circuits, IEEE Journal of, 1991. 26(12): p. 1998-2007, puis par Santagata et al., An analytical model and verification for MEMS Pirani gauges. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2011. 21(11): p. 115007. Lorsque le fil est chauffé, une partie de son énergie est transférée au substrat le plus proche. Ces travaux nous indiquent qu'une baisse de la distance (ou "gap") séparant le pont ou fil chaud du substrat ainsi thermalisé (ou "bain thermique") permet de déplacer la gamme des pressions sensibles vers des valeurs plus élevées. Des recherches sont menées depuis les années 1980 pour réduire le gap à des dimensions micro- voire nanométriques par des techniques issues des domaines de l'électronique. Ces tentatives ressortent par exemple du document US6860153 ou des publications suivantes : - Kourosh, K. and M.L. Albert, The nanogap Pirani-a pressure sensor with superior linearity in an atmospheric pressure range. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2009. 19(4): p. 045007. - Brun, T., et al., Silicon nanowire based Pirani sensor for vacuum measurements. Applied Physics Letters, 2012. 101(18): p.183506-1-4. - Masanori, K., M. Yoshio, and S. Masakazu, Silicon sub-micron-gap deep trench Pirani vacuum gauge for operation at atmospheric pressure. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2011. 21(4): p. 045034. 3037652 -3 Cependant, les matériaux constituant les fils ou films utilisés dans ces capteurs présentant des coefficients de température faibles, compris entre 9.10-4 K-1 et 3.10-3 K-1, la sensibilité de ces capteurs est ainsi très limitée car 5 proportionnelle à ce coefficient. Ces capteurs utilisent souvent des éléments sensibles suspendus à base de films métalliques, tels que des films en or ou en platine, voire en aluminium, en nickel ou en chrome, ou possiblement des films en semi-conducteurs. De plus, le domaine des pressions mesurables par ces capteurs est 10 déterminé par la géométrie de l'élément sensible, et limité le plus souvent seulement aux basses pressions puisqu'il est technologiquement et/ou économiquement compliqué de garantir industriellement un gap de taille nanométrique. Ce domaine est ainsi usuellement limité à des pressions inférieures à 100 mbar avec une bonne sensibilité, ou tout au plus jusqu'à 15 1000 mbar avec une précision faible. Une autre limitation est inhérente au principe même de la jauge Pirani, puisqu'elle doit être immergée dans le gaz à tester. Il en résulte donc une fragilité aux chocs mécaniques et aux poussières, une sensibilité aux perturbations de l'environnement telles que 20 des flux anémométriques ou les variations de composition du gaz testé. Elles présentent aussi une fragilité à l'agressivité de l'environnement gazeux, par exemple l'humidité et la corrosion. Certains types de "packaging" ont été proposés, qui entourent partiellement l'élément sensible pour le protéger de certaines influences, par 25 exemple pour limiter les influences anémométriques ou fournir une protection mécanique ou limiter les effets non-linéaires de convection thermique, comme par exemple le package décrit dans Dozoretz, P., C. Stone, and O. Wenzel, « Shrinking the Pirani Vacuum Gauge », Sensors (Magazine), 2005. Ainsi, la FIGURE 1, tirée de cette référence, illustre une micro-jauge 30 Pirani sur un support 18 en silicium portant des résistances 12 de mesure de la température sur son pourtour. L'élément sensible 11 est réalisé par un filament en nickel lové en plusieurs "S" successifs. L'élément sensible est disposé sous une coque de protection 19 en silicium ouverte sur le côté, qui permet de limiter les contacts mécaniques et de diminuer les perturbations 35 dues aux flux de gaz par exemple par effet de convection. 3037652 - 4 - II a aussi été proposé d'utiliser une micro-grille de filtrage pour protéger l'élément sensible des poussières environnantes tout en conservant la communication de la jauge avec le gaz à tester. Ces protections restent cependant incomplètes, et en général ne 5 permettent pas une utilisation dans un environnement quelconque, par exemple en extérieur ou dans des milieux agressifs au sein au sein de réacteurs chimiques. C'est pourquoi les jauges Pirani sont utilisée quasi-exclusivement en environnements contrôlés tels que les bâtis sous vide de laboratoire ou 10 d'industrie où le gaz mesuré est souvent un gaz neutre tel que l'azote ou l'argon, voire dans quelques rares cas de l'air. Un but de l'invention est de proposer un capteur de température et/ou de pression mettant en oeuvre le principe de la jauge de Pirani qui soit amélioré dans ses performances, ses plages d'utilisation, sa robustesse, sa 15 fiabilité, et/ou les environnements et situations dans lesquels il est utilisable. Un autre but est de permettre une meilleure adaptation du capteur et des ses performances à ses conditions d'emploi, d'optimiser sa fabrication par exemple en matière de simplicité, de coût, de contraintes techniques et de souplesse d'industrialisation. 20 Exposé de l'invention L'invention propose un capteur du type à perte de chaleur mettant en oeuvre le principe de la jauge de Pirani pour mesurer la pression, et/ou la température par voie de conséquence, d'un gaz dans un environnement testé. 25 Selon l'invention, ce capteur comprend une enceinte étanche aux gaz, ou capsule anéroïde, ici aussi appelée boîtier, qui est destinée à être exposée audit environnement testé par sa surface extérieure, et qui renferme un environnement intérieur gazeux dans lequel est disposé un élément de détection résistif de façon à être exposé audit environnement intérieur 30 gazeux. Cette enceinte étanche présente une structure deformable sous l'effet d'une différence de pression entre ledit environnement intérieur et ledit environnement testé. Le comportement résistif dudit élément de détection résistif dépend ainsi de la pression gazeuse dite extérieure régnant au sein 35 dudit environnement testé selon une fonction de transfert, et permet ainsi de 3037652 - 5 - fournir une mesure de ladite pression extérieure. Ainsi, par rapport à l'art antérieur illustré en FIGURE 1, l'invention apporte une solution globale à nombre de ces difficultés ou limites, typiquement en scellant la jauge dans une capsule sous une pression donnée 5 de gaz inerte. La capsule servant de scellé, pouvant être appelé boîtier ou "package", est déformable pour reproduire en interne tout ou partie des variations de pressions qu'elle subit en externe. La jauge Pirani interne reste alors sensible à la pression externe tout en fonctionnant sous environnement contrôlé puisque qu'elle est complètement protégée, même lorsque 10 l'ensemble du capteur est utilisé dans des environnements plus sévères. Bien que le fait de protéger la jauge Pirani de façon étanche puisse apparaître un principe simple, ce type de package n'a encore jamais été proposé. En effet, contrairement à des protections partielles telles que des microgrilles ou des protections ouvertes telles que celle de la FIGURE 1, il 15 apparaît clairement qu'une étanchéification des enceintes existantes empêcherait la jauge interne de détecter la pression extérieure, en tout cas avec une sensibilité significative. A l'encontre de cette notion naturelle, les inventeurs proposent d'utiliser tout de même une enceinte étanche, en proposant un type différent 20 et présentant des caractéristiques de déformabilité qui permettent à la jauge interne de refléter la pression externe d'une façon exploitable, voire même améliorée sur certains points. Même si la sensibilité "brute" de la jauge est réduite par le boîtier, comme on pouvait s'y attendre, il apparaît que cette diminution peut être 25 limitée pour rester exploitable. En outre, l'invention propose d'utiliser l'influence de ce boîtier d'une façon positive, par exemple pour obtenir une sensibilité plus forte dans une plage spécifique voire restreinte, et/ou pour contrôler le positionnement de la plage de meilleure sensibilité. 30 Dans les modes de réalisation préférés, tels que ceux présentés ici, l'enceinte est déformable de façon élastique, même si sa raideur est faible. Cependant, l'invention propose aussi d'utiliser une enceinte déformable plastiquement ou sans raideur significative, par exemple une élastomère ou un plastomère très souple. Le capteur est alors conçu pour fonctionner en 35 équipression entre son environnement intérieur et l'environnement extérieur 3037652 - 6 - testé. Bien que la sensibilité ne subisse alors pas d'autre modification qu'une dégradation, il devient possible d'utiliser le capteur dans des environnements plus variés, par exemple de gaz inconnus, possiblement réactifs et/ou agressifs. 5 Procédé de conception ou d'ajustement Ainsi, selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de conception ou d'ajustement d'un tel capteur. Ce procédé comprend les étapes suivantes. Une étape consiste à choisir au moins deux valeurs de pression (et/ou 10 de température) formant une plage de mesure visée pour l'environnement testé auquel est destiné ledit capteur. A partir de cette plage visée, on détermine une valeur de gap virtuel, représentant la distance fictive entre un élément sensible libéré mécaniquement et la surface thermalisée la plus proche, qui serait adaptée 15 pour réaliser au moins une mesure au sein de cette plage de mesure visée avec une jauge Pirani classique, c'est-à-dire sans enceinte étanche et baignant directement dans l'environnement que l'on souhaite tester. Cette valeur peut être déterminée ou optimisée selon un ou plusieurs critères déterminés, par exemple selon un modèle connu de fonctionnement d'une 20 jauge Pirani en environnement libre. Par ailleurs, on choisit une valeur déterminée représentant un gap dit réel, c'est à dire la valeur réelle du gap que l'on souhaite réaliser matériellement pour la jauge qui sera réalisée à l'intérieur du boîtier. Typiquement, cette valeur de gap réel sera choisie pour permettre une 25 performance déterminée selon au moins un critère autre que la plage de mesure visée, par exemple facilité de réalisation, résistance, fiabilité, coût, etc. A partir de la valeur de gap virtuel que l'on souhaite simuler, et de la valeur de gap réel que l'on prévoit de réaliser, on détermine ou on choisit une 30 fonction de transfert représentant une transformation de comportement depuis une jauge réalisée avec ledit gap réel vers une jauge réalisée avec ledit gap virtuel. C'est-à-dire la fonction qui représente l'influence de l'encapsulation sur une jauge avec le gap réel, et qui fait que l'ensemble se comporte comme une jauge qui présenterait le gap virtuel lorsque disposée 35 directement dans l'environnement testé. 3037652 - 7 - Cette fonction de transfert permet ainsi de fabriquer et d'utiliser une jauge réelle, présentant ledit gap réel, pour réaliser au moins une mesure au sein de ladite plage de mesure visée. Cette fonction de transfert est par exemple déterminée par inversion d'un modèle de comportement mécanique 5 d'encapsulation, ou choisie au sein d'une liste de fonctions de transfert connues ou testées pour différentes structures. On peut alors déterminer ou choisir, par exemple au sein d'une liste de structures et/ou de modèles calculés et/ou testés, les caractéristiques d'une d'enceinte étanche dont la structure, ou la pression intérieure, ou un couple 10 de ces deux caractéristiques, fournit ladite fonction de transfert. On dispose alors des caractéristiques de réalisation permettant de fabriquer un capteur "composite" fonctionnant de façon optimisée pour ladite plage de mesures visée, tout en comportant une jauge présentant ledit gap réel. 15 Selon une particularité, l'enceinte étanche est déterminée pour fournir une sensibilité maximale à une valeur de pression de l'environnement testé qui est décalée vers les hautes pressions par rapport à la valeur de pression qui fournirait la sensibilité maximale si le même élément de détection était exposé directement audit environnement testé (c'est à dire sans enceinte 20 étanche). Ainsi, le gap virtuel est toujours inférieur ou égal au gap réel puisqu'il est inversement proportionnel, d'après les modèles cités, à la position du maximum de sensibilité. Grâce à l'invention, on obtient ainsi un choix et un contrôle plus large et plus aisé de la plage de sensibilité, en position, largeur et/ou sensibilité, en 25 agissant sur les paramètres principaux de ce capteur composite : choix de la raideur de l'enceinte, pression interne, pression d'encapsulation (c'est-à-dire la pression interne au moment où l'enceinte est scellée, appelée aussi pression de packaging) et/ou valeur du gap réel. La présence de cette enceinte étanche deformable permet en 30 particulier de déplacer la plage de sensibilité du capteur par rapport à la jauge seule, y compris dans des niveaux de pression où la jauge seule est peu ou pas sensible, et ainsi d'améliorer les performances absolues dans certaines gammes de pression. Elle permet aussi une modification locale de la sensibilité, par exemple une amplification dans une plage restreinte, ou une 35 stabilisation ou une linéarisation de ses valeurs. 3037652 - 8 - Ces possibilités permettent de relâcher les contraintes imposées par la gamme de pression sur les dimensions de la jauge, notamment celle du gap réel, et permettent ainsi d'optimiser la fabrication et de la rendre plus simple, fiable et économique. Elles permettent par exemple une translation de la 5 plage de sensibilité, autorisant ainsi l'utilisation pour les hautes pressions d'un gap micrométrique au lieu d'un gap nanométrique, ce qui est bien plus simple à réaliser. En outre, cette architecture permet d'utiliser un tel capteur à base de jauge Pirani dans un environnement qui ne permettrait pas l'utilisation d'une 10 jauge nue, par exemple dans un environnement agressif ou réactif, comme une atmosphère contenant de l'oxygène ou différents gaz ou substances inflammables, entre autres en raison de la température du filament et/ou des risques de corrosion et/ou d'autres réactions chimiques non souhaitées. Une telle résistance au milieu extérieur dans des conditions de pression 15 atmosphérique est ainsi susceptible de permettre de nouvelles applications, en particulier des applications embarquées telles que pour une mesure barométrique ou d'altitude ou de vitesse aérienne. Les modes de fabrication permettent d'obtenir des capteurs d'une bonne miniaturisation, possiblement intégrables dans des circuits 20 électroniques miniaturisés ou intégrés ou des mécanismes micrométriques. Selon une particularité optionnelle, l'enceinte étanche renferme en outre au moins un élément volumique dit réducteur occupant une partie de l'espace intérieur de ladite enceinte étanche, réduisant ainsi le volume occupé par l'environnement gazeux intérieur. 25 Un tel élément réducteur est par exemple rigide, ou est compressible avec une raideur se combinant avec la raideur de l'enceinte. Les caractéristiques de cet élément réducteur permettent d'ajuster les caractéristiques de la fonction de transfert globale, en laissant plus de liberté dans la définition du boîtier et de la jauge, et donc dans les contraintes et 30 conditions techniques de réalisation du capteur complet. Un tel élément permet par exemple de modifier les effets d'un boîtier existant, et donc d'ajuster les caractéristiques d'un capteur à partir d'un boîtier existant et d'une jauge existante sans avoir besoin de concevoir et fabriquer une jauge et/ou un boîtier différents. Il peut ainsi apporter une 35 souplesse de conception et/ou une finesse d'ajustement supplémentaires. 3037652 - 9 - II permet ainsi une meilleure adaptation du capteur et de ses performances à ses conditions d'emploi, par exemple en donnant plus de souplesse de choix de la plage de sensibilité optimale. Type de jauge et d'élément sensible 5 Selon un autre aspect de l'invention, avantageusement combinable avec les autres aspects et particularités, il est proposé un type particulier de capteur de pression et/ou de température sur le principe de la jauge Pirani, en particulier à travers son ou ses éléments sensibles et les matériaux qui le ou les composent. Il est à noter que cet aspect peut aussi être mis en oeuvre 10 indépendamment des autres aspects et particularités exposés et décrits ici, par exemple sans inclure de packaging ou de packaging actif. Selon cet aspect, l'élément sensible de la jauge Pirani est réalisé au moins partiellement en un oxyde pérovskite, de préférence cristallin, répondant à la formulation : (M1)i-x(M2)xM303 15 avec x compris entre 0 et 1 en incluant les cas x=0 et cas x=1, et où : M1 est un lanthanide, M2 est du strontium ou du baryum, M3 est choisi parmi le Titane (Ti), Manganèse (Mn), le Fer (Fe), le Chrome (Cr) et le Cobalt (Co) ; 20 en excluant le titanate de baryum et le titanate de strontium. Optionnellement, on exclut le SrMnO3, voire le cas où x=1. Selon une particularité de cet aspect, l'élément M3 est choisi parmi le titane (Ti) ou le manganèse (Mn). Des exemples particulièrement intéressants d'oxydes pérovskites 25 convenant pour l'élément sensible sont les suivants : - manganite de type Lai_xSrxMn03_Ô (ou LSMO), - manganite de type Lai_xBaxMn03_Ô (ou LBMO). Optionnellement, un tel oxyde pérovskite est du (La,Sr)TiO3_Ô (LSTO), ou du SrTiO3 (STO) avec dopage, par exemple avec du Nobium sous la forme 30 Nb:SrTiO3. Ces matériaux permettent de meilleures performances notamment en matière de sensibilité et/ou de stabilité, qui sont particulièrement intéressantes dans le cadre de gammes de pression plus élevées ou optimisées et adaptées par l'encapsulation proposée par l'invention. 35 En particulier, cet aspect de l'invention propose de réaliser l'élément 3037652 - 10 - sensible en un film d'un tel oxyde de pérovskite formant un pont connecté à ses deux extrémités et libéré sur la majorité ou la totalité de sa périphérie (vue selon une section transversale au courant de mesure), de façon à pouvoir être immergé dans le milieu à mesurer. 5 Cet élément sensible peut prendre par exemple la forme d'une plaque ou d'un ruban ou d'un fil s'étendant entre deux bornes de connexion électrique. Il peut être connecté à des bornes constituées de matériaux différents. Il peut aussi constituer lui-même une partie étroite entre deux régions plus larges d'une même couche d'oxyde de pérovskite, ces parties 10 plus larges formant alors lesdites bornes de connexion électrique ou faisant partie intégrante d'un circuit intégré. La jauge comprend un ou plusieurs éléments sensibles selon cet aspect, qui peuvent chacun être libérés ou non de leur support, possiblement en combinant les deux au sein d'un même capteur. Chacun présente par 15 exemple une longueur entre 100nm et 2cm, voire entre 10 pm et 100 pm, et/ou une largeur entre 50nm et 1mm, voire entre 2pm et 15pm, et/ou une épaisseur entre 1nm et 10pm, voire entre 10nm et 200nm. Par exemple, pour un capteur de laboratoire, l'élément sensible a une section "ruban" de 100nm x 50nm, ou une section "fil" de 3cm x 2mm pour un capteur 20 commercial d'usage général, ou une section "ruban" de 5pm x 2pm x 160nm pour d'autres types d'usages intermédiaires. Un tel élément sensible est réalisé par exemple par dépôt sur un support d'une couche d'oxyde de pérovskite incluant l'élément sensible, suivi d'une libération de l'élément sensible de ce support, en tout ou partie, par 25 sous-gravure du support par au moins une attaque chimique, par exemple par du XeF2. Le support est avantageusement un substrat de silicium monocristallin, par exemple traité par croissance épitaxiale d'au moins une couche intermédiaire, choisie pour permettre d'obtenir une bonne qualité pour la 30 couche d'oxyde pérovskite, et si possible choisie pour ne pas être attaquée par l'étape de gravure de libération. De préférence, la couche d'oxyde de pérovskite est déposée sous la forme d'un revêtement cristallin sur la totalité de l'élément sensible. Exemples d'avantages 35 Les oxydes de pérovskite sont connus depuis très longtemps, mais 3037652 - 11 - certains d'entre eux sous certaines conditions présentent un coefficient de température compris entre 20.10-3 K-1 et 500.10-3 K-1, c'est-à-dire 10 à 1000 fois plus grand que les coefficients thermiques des films métalliques utilisés pour réaliser les éléments sensibles des capteurs actuels. 5 Avec ce type de matériau, les inventeurs ont déterminé que l'on obtient un certain nombre d'avantages intéressants et inattendus. Sensibilité : Dans un capteur de type Pirani, l'évolution de la résistance de l'élément sensible en fonction de la température et/ou de la pression présente une variation significative dans une certaine plage de température 10 ou de pression, déterminant une plage de mesure. Celle-ci peut être déterminée par des paramètres de réalisation du capteur, en particulier géométriques, comme le gap entre élément sensible et support. L'ampleur de la variation dR de la résistance électrique R sur la totalité de cette plage de mesure, relativement à la valeur de R, détermine la 15 sensibilité qui peut être obtenue par cet élément sensible. Sur cette plage de mesure, le capteur selon l'invention peut permettre une mesure de R, et donc directement de T sous champ magnétique négligeable, avec une plus grande sensibilité. Du fait de l'augmentation de la variation de la résistivité selon la température par rapport aux matériaux de 20 l'état de la technique, c'est-à-dire la valeur importante de TCR=1/p.dp/dT, on obtient une augmentation de la sensibilité du capteur. Il est ainsi possible d'obtenir une valeur de dR/R largement supérieure à 10%, et par exemple une valeur dR/R de l'ordre de 80% dans certaines configurations. Un tel élément sensible permet ainsi d'obtenir un capteur plus sensible que les 25 capteurs actuels. Domaine de pression : En outre, cette meilleure sensibilité rend plus exploitable les extrémités de la zone de variation de la résistance électrique, ce qui étend légèrement le domaine de mesure utilisable par rapport aux capteurs actuels. Dans certaines configurations, le domaine de mesure de 30 pression peut ainsi s'étendre au-dessus de 10mbar voire 100 mbar. Une mesure de type impulsionnel sera également plus sensible. Consommation : Pour la mesure en pression, l'élément sensible selon l'invention nécessite aussi un courant d'alimentation plus faible que les éléments sensibles connus, ce qui permet d'obtenir un capteur moins 35 gourmand en énergie. Il devient possible d'obtenir une consommation 3037652 - 12 - inférieure à 10 pW, soit un gain d'un facteur 1000 environ. Bruit en 1/f : De plus, il apparaît que la nature même des oxydes pérovskites fournit un bruit en 1/f inférieur à celui obtenu par les éléments sensibles métalliques ou en semiconducteur. 5 Encombrement et coût : En outre, les oxydes sont déposés en couches ultraminces, mais leur grande rigidité structurelle permet de les manipuler plus facilement que d'autres matériaux de mêmes dimensions, ce qui facilite la fabrication de dispositifs miniatures. Il est ainsi possible grâce à l'élément capteur selon l'invention de concevoir des capteurs de température et/ou de 10 pression plus compacts et de dimensions plus petites que les capteurs actuels, ce qui leur permet d'être encore plus sensibles à des pressions plus élevées et surtout moins gourmands en énergie. Ces avantages peuvent ainsi être obtenus avec un encombrement réduit, par exemple d'un facteur 1000 environ. Il devient ainsi possible de 15 réaliser des capteurs dont l'élément sensible est de dimensions de l'ordre du micromètre voire de quelques dizaines de nanomètres, et peut être intégré au sein d'un circuit intégré de type électronique ou électro-optique. Un tel capteur peut alors être réalisé de façon très économique et reproductible par des technologies utilisées par exemple pour l'électronique ou les MEMS ou 20 NEMS, et être agencé et positionné de façon extrêmement souple vis à vis des autres circuits ou du milieu à mesurer. En outre, il devient possible d'intégrer le capteur dans la même puce que certains circuits électroniques, y compris les circuits de correction qui servent à corriger sa non-linéarité, donc de limiter grandement les variations 25 et interférences entre eux. Par exemple, la compensation en température peut être obtenue de manière in-situ par des circuits intégrés dans la même puce que le capteur. La non-linéarité de ce type de mesure devient ainsi beaucoup plus acceptable et moins gênante pour la mesure finale, ce qui augmente encore le domaine de mesure accessible. 30 Par ailleurs, un tel capteur peut être mis en oeuvre avec des tensions inférieures à 5V, et par exemple avec une tension de sortie dans la gamme des amplificateurs en 3,3V, ce qui permet une grande souplesse, simplicité et économie dans le dispositif utilisant ou intégrant le capteur. Environnement et température : De plus, les oxydes pérovskites 35 répondant à la formulation donnée sont plus stables et plus robustes que les 3037652 - 13 - films métalliques et peuvent être utilisés dans des environnements hostiles et notamment dans une atmosphère oxydante, contrairement aux éléments sensibles actuels. Ils sont aussi plus résistants en température, et peuvent supporter des températures plus élevées que celle des contacts électriques 5 d'un type classique, c'est-à-dire par exemple de l'ordre de 400°C ou plus. En outre, l'élément sensible est très résistant mécaniquement, du fait de la rigidité du matériau mais aussi du fait de ses faibles dimensions. Il ne présente pas de fluage et est moins sensible au vieillissement. Il a également une meilleure tenue structurelle car les oxydes présentent un module d'Young 10 supérieur à celui des métaux et un coefficient de dilatation thermique inférieur, ce qui les rend moins sensibles structurellement aux variations de température et aux chocs mécaniques. Procédé de mesure Selon encore un autre aspect, l'invention propose en outre un procédé 15 de mesure d'une pression et/ou température au sein d'un environnement gazeux testé, lequel procédé comprend une utilisation d'un capteur tel qu'exposé ici, au sein dudit environnement gazeux. Selon une particularité, le capteur utilisé comprend une enceinte étanche déformable qui est adaptée pour transmettre la pression extérieure à 20 son environnement intérieur à l'identique. Selon une autre particularité, le capteur utilisé comprend une enceinte étanche déformable qui est adaptée pour transmettre la pression extérieure à son environnement intérieur selon une fonction de transfert déterminée. Selon encore une autre particularité, le capteur comprend une 25 modification de température (typiquement par chauffage, par exemple du substrat) de l'environnement intérieur de l'enceinte étanche. Premier mode de réalisation Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'enceinte étanche comprend au moins un soufflet déformable. Un tel soufflet est typiquement 30 formé par une paroi mince et plissée ou ondulée, entourant en tout ou partie le volume intérieur de ladite enceinte étanche, et qui est déformable selon une direction et qui est déformable selon une direction parallèle à la surface moyenne de cette paroi. Cette enceinte est réalisée par exemple par différentes technologies 35 connues, telles que moulage, usinage, emboutissage, dépôt électrolytique 3037652 - 14 - et/ou fabrication additive à commande numérique (par exemple par impression tridimensionnelle à base de métal ou de polymère). Elle peut être réalisée en tout matériau ou combinaison de matériau susceptible d'être utilisé dans ces types de procédé. Il peut s'agir par exemple de métal, en une 5 ou plusieurs couches, mais aussi de résines ou d'élastomères de différents types. Selon une particularité, ce soufflet présente une forme globalement cylindrique, de préférence de révolution mais non obligatoirement, constituant une paroi portant des ondulations périphériques fournissant une 10 capacité de déformation selon une direction axiale. Deuxième mode de réalisation Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'enceinte étanche comprend un boîtier rigide fermé de façon étanche par au moins une membrane déformable, voire plusieurs. C'est-à-dire que cette ou ces 15 membranes forment une paroi globalement bidimensionnelle, qui est déformable selon une direction normale à la surface moyenne de cette paroi. Il s'agit par exemple d'une surface plane d'un matériau déformable de façon élastique, ou d'une surface plane dans laquelle sont formées une ou plusieurs ondulations, par exemple concentriques, permettant une telle déformation 20 par flexion. Différents types de technologies peuvent être employées pour réaliser ce type de membrane : selon l'échelle de dimensions visées, cela peut être par exemple une feuille métallique ou une feuille de résine ou d'élastomère ; ou un plastomère présentant une certaine élasticité, par exemple par 25 moulage, usinage et/ou emboutissage ; ou un matériau cristallin tel que le silicium ; ou un matériau à faible contrainte résiduelle tel que le nitrure de silicium ou l'oxyde de silicium ou encore un oxyde complexe de type zircone yttriée ou titanate de strontium ; ou toute technique connue. Elle peut être réalisée en tout matériau ou combinaison de matériau susceptible d'être 30 utilisé dans ces types de procédé. Selon une particularité, intéressante pour de nombreux domaines, en particulier pour des circuits miniaturisés et/ou intégrés, la membrane présente une épaisseur inférieure au millimètre, de préférence inférieure à cent micromètres, voire inférieure à dix micromètres. Ce type de membrane 35 peut être réalisé par exemple par différentes technologies connues, telles que 3037652 - 15 - celles des domaines de l'électronique des circuits intégrés ou des Microsystèmes Electromécaniques ou "MEMS" (pour MicroElectroMechanical Systems), ou celles utilisées pour réaliser des capteurs capacitifs à membrane. Il peut s'agir par exemple d'une combinaison de techniques de 5 micro-dépôt, micro-usinage, et/ou différentes formes de gravure ou attaque chimique ou par plasma ou rayonnement. Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici. 10 Liste des figures D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : la FIGURE 1 est un schéma qui illustre selon l'art antérieur une micro- 15 jauge Pirani munie d'une protection ouverte ; la FIGURE 2 est un schéma en coupe de côté qui illustre une modélisation mécanique d'un capteur selon l'invention, selon un premier mode de réalisation avec un boîtier réalisé par un soufflet déformable ; les FIGURE 3a et b sont des graphiques de courbes analytiques issues de 20 calculs de modélisation qui illustrent le comportement du boîtier selon la pression extérieure Pext , pour différentes pressions d'encapsulation Po et pour une constante de boîtier Pg valant 1170mbar : o en FIGURE 3a, pour la pression intérieure Pint, et o en FIGURE 3b, pour la déformation en hauteur bx ; 25 les FIGURE 4a et b sont des graphiques similaires aux FIGURE 3a et b, pour une valeur différente de la constante de boîtier Pg valant ici 170mbar ; la FIGURE 5 est un organigramme qui illustre l'architecture des modèles de fonctionnement du capteur selon l'invention et les fonctions de 30 transfert identifiées entrant en jeu ; les FIGURE 6a et b sont des graphiques de courbes analytiques issues de calculs de modélisation qui illustrent en tension de sortie et en sensibilité la réponse du capteur selon l'invention, comparée à une jauge Pirani identique à celle du capteur mais sans boîtier (c'est-à-dire non packagée), 35 qui a été fabriquée et mesurée selon différentes pressions de boîtier et 3037652 - 16 - pour une constante de boîtier valant : o en FIGURE 6a : 170mbar, et o en FIGURE 6b : 1170mbar ; la FIGURE 7 est un graphique qui illustre la dépendance du centre de la 5 gamme de pression sensible du capteur selon l'invention en fonction de la constante de boîtier, pour différentes valeurs de pression de packaging ; les FIGURE 8a à b sont des graphiques de courbes analytiques issues de calculs de modélisation qui illustrent l'évolution de la sensibilité maximum et de la gamme de pression sensible en fonction de la constante de boîtier 10 Pg et pour différentes pressions d'encapsulation Po relativement à une jauge Pirani sans boitier : o en FIGURE 8a, par la gamme de sensibilité relative, o en FIGURE 8b, par la valeur du maximum de sensibilité relatif; illustrant un exemple de fabrication d'un capteur selon le premier mode de 15 réalisation : o la FIGURE 9 est un schéma de principe qui illustre la fabrication du soufflet par dépôt électrolytique de cuivre sur un moule mâle en aluminium, o la FIGURE 10 est une vue en perspective du soufflet déformable, 20 après dissolution chimique du moule mâle, o la FIGURE 11 est une photo du capteur une fois assemblé et scellé, o les FIGURE 12a et FIGURE 12b sont des vues schématiques en coupe de côté du capteur assemblé et scellé, à l'état au repos et respectivement comprimé sous l'effet d'une pression extérieure ; 25 les FIGURE 13a et b sont des graphiques qui illustrent, en comparaison avec la même jauge Pirani sans boîtier, pour le capteur de la FIGURE 12 muni d'un réducteur de volume intérieur ; o en FIGURE 13a, les réponses unitaires en pression de la jauge Pirani seule (trait léger) et du capteur complet (trait fort) relevées 30 expérimentalement, et o en FIGURE 13b, la réponse en sensibilité respectivement relevée et calculée pour ces mêmes capteurs ; la FIGURE 14 est un schéma en coupe de côté qui illustre un capteur selon l'invention, selon un deuxième mode de réalisation avec un boîtier rigide 35 fermé par une membrane déformable ; 3037652 - 17 - la FIGURE 15 est une vue schématique en perspective qui illustre un capteur selon l'invention comprenant une pluralité de ponts Pirani encapsulés dans un boîtier scellé par une micromembrane sur silicium par une méthode de report de substrat et soudure. 5 Exemples de modes de réalisation de l'invention Les inventeurs ont réalisé des essais, par modélisation numérique ainsi que par prototypage, qui montrent que la solution de capsule étanche déformable proposée par l'invention n'apporte pas nécessairement les inconvénients et insuffisances auxquels on pourrait s'attendre, tout en 10 permettant des avantages nouveaux et inattendus a priori. Il a été réalisé, présentée ici de façon synthétique, une modélisation du fonctionnement mécanique du package scellé ainsi proposé, c'est-à-dire un package dont la pression interne est assurée et conservée par l'étanchéité du système. 15 Cette modélisation permet d'évaluer et de quantifier la fonction de transfert apportée par la capsule étanche pouvant se déformer sous l'effet d'une pression externe. Nous verrons que la baisse redoutée de la sensibilité lorsqu'une jauge Pirani est encapsulée peut en théorie être limitée et que le package permet 20 de manipuler ses performances avec un contrôle adéquat des dimensions du système. Premier mode de réalisation : modélisation et exemple En référence à la FIGURE 2, plus particulièrement pour le premier mode de réalisation, nous prenons comme modèle celui d'un ressort 25 déformable possédant une force de rappel F.zasnc tendant à s'opposer à la déformation induite par une différence de pression selon la direction x . Le volume intérieur du ressort étant hermétique, on peut dissocier deux pressions distinctes : la pression extérieure P.xt et la pression de la cavité scellée . Le ressort possède une section transverse S , une hauteur 30 caractéristique à laquelle s'ajoute une déformation eX qui apparait lorsque PilYt . Le ressort étant supposé parfait, les déformations selon d'autres directions que x sont négligées. La première étape consiste à déterminer l'équilibre des forces par le principe fondamental de la statique. Les forces mises en jeu sont la force de 35 rappel du ressort F= et la force exercée par la pression des 3037652 - 18 - atmosphères interne et externe au soufflet. Ces forces valent : - (Pi nt ) xS (1) Avec : la constante de raideur du ressort représentant la rigidité du soufflet (N.rn-1). A l'équilibre on a : _ + _© (2) 5 On considère que le gaz contenu dans la capsule est un gaz parfait, ce qui est le cas de la plupart des gaz à basse pression. Nous verrons que dans notre cas cette condition est d'autant plus justifiée que l'invention permet voire justifie souvent de garder une pression interne faible, même pour des 10 pressions externes plus importantes. Lors du scellement de la capsule, la pression interne vaut exactement la pression de packaging Po et l'égalité suivante est vérifiée : (3) Avec : - : la pression dite de packaging (en Pa), 15 - f0 : le volume de la capsule non déformée (m3) et I° = s x ds - R : la constante universelle des gaz parfaits (8,3144621 J.K-1.mo1-1), - T : la température de packaging ou d'exploitation (K), - n : le nombre de moles que contient le gaz encapsulé (moles). Dans le cas où l'on souhaite exploiter ce capteur dans une gamme de 20 température large ou éloignée de la température de scellement, il faut prendre en compte l'erreur induite par l'augmentation de pression due aux variations de température du gaz. Si besoin, cette erreur est corrigée en modifiant la température de scellement pour qu'elle se rapproche de la température moyenne 25 d'utilisation : par exemple en contrôlant la température ambiante lors du scellement et/ou en utilisant une méthode de scellement produisant ou permettant une température spécifique. Alternativement ou en combinaison, il est prévu d'utiliser un système de chauffage du substrat pendant la mesure pour augmenter artificiellement cette température moyenne 30 d'utilisation. On peut continuer l'analyse en déterminant le volume intérieur 3037652 - 19 - l'intérieur de la capsule : tua[= ax x + On obtient alors - d'après l'égalité (3) : P t Et (en combinant (1), (2) et (5) puis en développant le calcul) on 5 obtient une première version de la fonction de transfert du package : (6) Avec, pour sous forme d'un soufflet deformable : p9= 51. 0 (7) Pression caractéristique Pg. Cette grandeur est une constante numérique caractéristique de la 10 fonction de transfert, appelée constante de boitier. Pg s'exprime en unités de pressions (Pa) et est donnée ici pour une capsule de forme cylindrique. On peut réécrire l'équation de la fonction de transfert (6) sous une forme polynomiale : + (8) 15 Dont toutes les solutions sont : Cette expression permet d'établir la fonction de transfert utile en pression de la capsule, c'est-à-dire la fonction exprimant la pression interne par rapport à la pression externe Cette expression étant 20 quadratique, il faut sélectionner uniquement les solutions présentant une réalité physique soit celles donnant et -7, positifs seulement et vérifiant la condition de packaging suivante : tn) = Un jeu de solutions analytiques peut être obtenu avec les dimensions prises en compte ci-après dans la suite de cette analyse : avec un soufflet 25 présentant un diamètre de 4 mm, une hauteur de 7 mm et une constante de raideur k de 840 N/m. 3037652 - 20 - On peut calculer la constante Pa grâce à l'ensemble de ces dimensions (et par la relation (7)), ce qui nous donne une valeur de 1170 mbar. Comportement du boîtier Les FIGURE 3a et b illustrent le comportement d'un tel boîtier selon la 5 pression extérieure Pext, pour différentes pressions initiales d'encapsulation PO et pour une constante de boîtier Pg valant 1170mbar : en FIGURE 3a, pour la pression intérieure Pie, et en FIGURE 3b, pour la déformation en hauteur bx . Constante de boîtier Pg. valant 1170mbar Avec une telle valeur de Pg, on utilise la fonction de transfert par 10 exemple la relation (9) pour tracer la dépendance de la pression interne en fonction de la pression externe, pour différentes pressions de packaging ici illustrée en FIGURE 3a. On extrait (à partir de la relation (5)) selon les modèles analytiques la déformation en hauteur 5x de la capsule, toujours en fonction de la pression 15 externe et pour différentes pressions d'encapsulation o, comme illustré ici en FIGURE 3b. On peut remarquer sur la FIGURE 3a que la fonction de transfert est linéaire pour tout PO et pour des valeurs de pression externe Pext suffisamment élevées et dépassant un certain seuil de pression. 20 En diminuant l'une des constantes Pg ou Po, par exemple en réduisant la hauteur initiale du ressort, on peut ainsi obtenir une telle linéarité de la réponse en pression intérieure Pie à des pressions extérieures Pext plus basses. Coefficient A, ou Gain en pression 25 A l'intérieur de cette gamme de réponse linéaire, par exemple pour une pression externe Pext supérieure à 1400 mbar, la relation entre - - et peut se modéliser sous la forme d'une équation linéaire : Pim(Pexi)= Ax Pexi +D (10) Avec A et D : deux coefficients dépendants de Pr t et Pg (sans unité). On remarque de plus que des basses pressions de packaging, ici pour 30 1 mbar et les valeurs voisines, entrainent une meilleure sensibilité à la pression externe, qui se reflète ici par une pente plus importante de la courbe. En effet, le coefficient A vaut 0,97 pour Po =1 mbar et est égal à 0,59 pour PO =1500 mbar, toujours dans le régime linéaire. Le gain en pression est 3037652 - 21 - donc plus avantageux pour des pressions de packaging faibles. La limite de fonctionnement du système en régime linéaire aux basses pressions externes est déterminé par Pg, valeur autour de laquelle un fléchissement de la courbe se créée. Suivant les valeurs de Po, cette déflexion 5 sera plus ou moins prononcée, voire négligeable aux fortes valeurs de pression d'encapsulation. Le décalage D en pression, qui modifie de manière constante la réponse Pint à la pression Pext, est positif dans le premier cas (à Po élevée), et négatif dans le deuxième cas où la pression de packaging Po est très faible, en particulier lorsqu'elle est très inférieure à Pg. 10 On peut remarquer sur la courbe de déplacement du soufflet, en FIGURE 3b, que de faibles pressions de packaging entrainent une forte déformation à basses pressions à basses pressions Pext, soit dans la gamme de pression pour laquelle la fonction de transfert n'est plus linéaire. On notera que cette gamme des pressions inférieures à la valeur de Pg est 15 exploitable aussi, bien que le comportement soit plus difficile à définir analytiquement à cause des fortes variations non linéaires de A . Cet exemple illustre bien la nécessité de trouver des compromis en termes de performances lors de la conception du package actif. En FIGURE 3b, on note en outre que les valeurs de la déformation du 20 ressort avec ces dimensions restent inférieures à 5% de la hauteur initiale, c'est à dire inférieures à 0.35 mm dans le cas présent. Cette valeur nous permet de nous assurer que la capsule restera dans la limite du régime élastique pour un grand nombre de matériaux. Constante de boîtier Pg. valant 170mbar (FIGURE 4) 25 Dans le cas d'un même soufflet dont la hauteur a été réduite à 1 mm au lieu de 7 mm, la constante /:!g. vaut désormais 170 mbar. La dépendance à la pression extérieure de ce soufflet est illustrée en FIGURE 4a et b. Dans ce cas, le système est linéaire sur une plus grande plage de pressions externe que dans le cas précédent et le coefficient A vaut environ 1 30 pour la plupart des pressions Po de packaging. On note tout de même que la sensibilité est meilleure pour des faibles pressions d'encapsulation Po, et on retrouve un comportement pour le décalage en pression D identique à celui observé précédemment. Les déformations maximum subies par le soufflet sont beaucoup plus 35 importantes et atteignent 100% à 200% de la hauteur initiale. Néanmoins, 3037652 - 22 - l'utilisation dans des conditions restreintes de pressions est réalisable. Par exemple, pour un couple Po = 500 mbar et Pg = 170 mbar, on peut tout à fait envisager l'exploitation du boitier dans une gamme de pressions externes allant de 300 mbar à environ 1000 mbar, tout en assurant une déformation 5 maximale du boitier de 0,5 mm, et tout en assurant globalement que le gain de la fonction de transfert reste proche de l'unité. Ce type de plage est par exemple visé dans de nombreuses applications embarquées et/ou en extérieur, par exemple dans l'aéronautique et/ou en météorologie. Il s'agit par exemple de plages de l'ordre de quelques 10 centaines de mbar autour ou en dessous de la pression au niveau de la mer, par exemple une plage allant de 350 mbar à 1070 mbar. Le jeu de valeurs testées pour le couple Po et Pg, illustré à travers ces deux exemples analytiques, montre qu'il est possible d'adapter un tel boitier de différentes façons pour fournir des performances nouvelles et variées, 15 même dans des conditions où son architecture est soumise à des contraintes de conception, par exemple par l'espace maximal qu'il doit occuper dans une application embarquée, ou par exemple par le type de matériau acceptable pour sa fabrication, puisque Pg dépend du coefficient de rigidité du système, et donc du matériau le constituant ainsi que de la géométrie du système 20 En effet, par l'analyse systématique de la fonction de transfert avec un Pg fixé, on peut jouer par exemple sur la pression de packaging Po pour atteindre les performances visées, ou jouer simultanément sur ces deux valeurs pour déterminer une géométrie optimisée en réponse au besoin. Globalement, on remarquera que le boitier permet un décalage 25 constant de la valeur de pression interne par rapport à la pression externe et que le gain en pression est inférieur ou égal à l'unité dans le régime dit linéaire, avec une déformation limité dans le régime élastique ; alors qu'il démontre un gain supérieur à l'unité dans le régime non-linéaire, avec un comportement du boitier à la limite des conditions de fonctionnement. 30 Capteur composite Comme illustré en FIGURE 2 et FIGURE 5, le capteur selon l'invention comprend un boîtier étanche ou "package" qui renferme une jauge Pirani. La pression de l'environnement testé Pext agit sur le package. Celui-ci se déforme ce qui fait varier sa pression intérieure Pint en fonction de Pext- La 35 pression intérieure résulte ainsi de la pression extérieure à travers une 3037652 - 23 - transformation qui constitue la fonction de transfert du boîtier. Celui-ci peut ainsi être qualifié de "actif" : contrairement aux packages partiels connus qui atténuent certains effets parasites ou stabilisent les mesures au sein d'une même plage de sensibilité et pour une sensibilité 5 inchangée, ce package actif peut fournir une transformation complète de l'information, par exemple avec un décalage complet de la plage de sensibilité voire une augmentation locale de la sensibilité. Dans le cas du soufflet tel que modélisé ici, cette fonction de transfert peut être modélisée (par la relation (9)) : CP t )±'1( 10 t) A l'intérieur du boîtier, la jauge Pirani est influencée par la pression intérieure : elle reçoit donc une version transformée de la pression extérieure, soit int P (P - , ext) - La résistance de son élément sensible varie selon la pression 15 intérieure, d'une façon qui dépend des caractéristiques de la jauge. Cette jauge renvoie une information de résistance ohmique reflétant la pression intérieure, d'une façon qui peut être évaluée par exemple selon l'un des modèles mathématiques connus. En intégrant par exemple le modèle logarithmique d'une jauge Pirani, qui est un modèle analytique générique et 20 empirique pour une jauge à réponse logarithmique, la dépendance Rp(Pext) de la résistance Rp en fonction de la pression extérieure Pext peut alors s'écrire : Rp(Pext)= B x TCR(T) x k, P0 Avec : - B : un coefficient de calibration (sans unité), 25 - TCR(T) : le coefficient en température du matériau constituant la jauge Pirani, variant selon la température considérée (en K-1). Le capteur selon l'invention forme ainsi un capteur de pression "composite" qui contient deux éléments sensibles distincts mais interconnectés : 30 Un premier élément sensible est formé par le boîtier actif, qui est modifié par la variation de pression extérieure à tester, laquelle forme ainsi la première mesurande. Un deuxième élément sensible, ou intermédiaire, est formé par la +4P 2 Pint(Pext) 1+ 3037652 - 24 - jauge Pirani, qui est modifiée par la variation de pression intérieure, laquelle forme ainsi une mesurande intermédiaire. La jauge Pirani peut ainsi être connectée à un conditionneur de signal qui produit et convertit un signal électrique pour mesurer la variation de la 5 résistance de l'élément sensible, et fournir ainsi une valeur lisible représentant la mesurande initiale Pext Ces conditionneurs peuvent par exemple être de type pont de Wheatstone en tension continue tel que représenté sur la FIGURE 5, ou à courant constant, ou à échauffement ou résistance ou puissance constante, qui permet par exemple d'annihiler 10 d'éventuelles dérives en températures générées par le terme TCR(T), ou par d'autres types de conditionneurs adaptés au type de signal que l'on souhaite obtenir. En combinant la fonction de transfert du package avec celle de la jauge de pression, on peut simuler la réponse ) de la jauge Pirani 15 encapsulée connectée à un conditionneur de signal. Par exemple comme illustré en FIGURE 5, le conditionneur de signal comprend un pont de Wheatstone à tension constante, qui fournit en sortie un signal électrique représentant la dépendance Vout(Pext) d'une tension de sortie Vout en fonction de la pression extérieure Pext, selon la relation : Von PÉxt) = Vrai! 20 Pext Ainsi, on voit que l'invention permet de modifier et d'adapter la réponse de la jauge Pirani en choisissant les paramètres du boîtier pour obtenir une fonction de transfert qui permette à la jauge Pirani un comportement déterminé tout en utilisant le capteur composite dans un 25 environnement différent et potentiellement incompatible avec la jauge et/ou le comportement choisi pour elle. Comportement combiné La simulation numérique a été appliquée au comportement combiné d'un capteur composite complet, comprenant une jauge Pirani réelle et 30 mesurée à base de La0.80Ba0.20MnO3 (c'est-à-dire LBMO) une manganite de valence mixte de la classe des oxydes pérovskites, jauge formée de 16 ponts en parallèles de 10 pm de long par 2 pm de large chacun, et possédant une distance élément sensible vers substrat de l'ordre de 500 nm, fabriquée selon 3037652 - 25 - des procédés standards d'épitaxie par ablation laser, de lithographie optique, combinés à une gravure physique directe par faisceau d'ions et une gravure dite de libération par un procédé chimique connu tel qu'une gravure par plasma réactif ou par difluoride de xénon gazeux. A titre d'exemple non 5 exclusif, une jauge Pirani de ce type est proposée par les inventeurs dans la demande de brevet FR 14 55623 non encore publiée. La présente invention est cependant applicable à tous les types de jauges Pirani, réalisées de façon connue et à partir de différents matériaux, par exemple à base de silicium uniquement, ou d'un métal tel que le platine 10 ou le tungstène, et pour toutes les dimensions. Cette étude a été appliquée au boîtier étudié plus haut, dans ses deux versions de hauteur de soufflet, soient : - = 1170 mbar pour un soufflet d'une hauteur de 7 mm, et - Pg = 170 mbar pour un soufflet d'une hauteur de 1 mm. 15 Les FIGURE 6a et b illustrent le comportement calculé du système en tension de sortie (en haut) et en sensibilité (en bas), comparé à une jauge Pirani sans boîtier et mesurée (courbe épaisse), avec des courbes de résultats analytiques différentes (courbes fines) selon différentes pressions de Po de packaging, à température fixe. La constante de boîtier vaut 170mbar 20 en FIGURE 6a, et 1170mbar en FIGURE 6b. On remarque grâce à ces courbes que, lorsque la jauge est packagée, il se produit un décalage de la réponse du capteur en pression d'une valeur approximative de Pg + Po, notamment pour les basses pressions Po. Ainsi la pression du maximum de sensibilité se trouve décalée de près de 170 mbar 25 en FIGURE 6a et d'environ 1070 mbar en FIGURE 6b, toujours à très basses valeurs de Po. Cela indique que le packaging permet de porter la plage de sensibilité de la jauge Pirani à des valeurs supérieures voire largement supérieures à la plage de sensibilité de la même jauge de Pirani non packagée. La valeur de ce décalage est de l'ordre de la valeur de la constante 30 Pg et peut être augmentée par l'augmentation de la pression de packaging Po. Or, la constante de boitier Pg est déterminée uniquement par des facteurs géométriques, lesquels peuvent être choisis et contrôlés indépendamment des valeurs de pression du milieu testé, ce qui confirme les avantages de ce capteur composite en termes de liberté d'adaptation. 35 On retrouve sur les courbes de sensibilité le gain en signal au niveau 3037652 - 26 - de la pression au centre de la plage sensibilité maximale P 2, avec un gain en signal de 900% en FIGURE 6a et de plus d'une décade en FIGURE 6b, pour POE=1 mbar. Par contre, la largeur de gamme de sensibilité (obtenue en calculant la largeur à mi-hauteur du pic de sensibilité du capteur) avec les 5 pressions Po les plus faibles apparaît ici réduite par rapport à celles obtenues à pressions POE plus élevées, pour lesquelles cette largeur de gamme de sensibilité est en revanche plus élevée comparativement à celle de la jauge Pirani sans boitier. La FIGURE 7 est un graphique qui illustre l'évolution de la pression 10 extérieure du maximum de la sensibilité du capteur selon l'invention en fonction de la constante de boîtier /1 et de la pression intérieure initiale Po. A partir des résultats précédents, la FIGURE 7 montre l'évolution de la pression ID, de sensibilité maximale en fonction de la constante de boîtier Pg, pour la même jauge packagée avec différentes pressions de packaging Po, 15 c'est-à-dire de la pression interne lors de l'encapsulation. On voit que Pgr et ô jouent toujours un rôle prépondérant dans le décalage de la pression du maximum de sensibilité P. . Cet ensemble de courbes montre également qu'on ne peut qu'augmenter la valeur de Ps puisque les deux paramètres seront toujours positifs. 20 Ainsi, une jauge déjà performante à hautes pressions peut voir sa gamme de sensibilité décalée à des pressions encore plus élevées. Cela représente un avantage important, puisqu'il est plus compliqué de concevoir une jauge haute pression avec une jauge Pirani seule (non packagée), à cause de la condition technologique qui impose un gap plus 25 faible pour mesurer une pression plus élevée. Or les valeurs de pression proches de la pression atmosphérique nécessitent souvent de réaliser un gap nanométrique, ce qui représente une difficulté technologique limitante. Au contraire, en concevant attentivement le package et de façon adaptée au besoin de la pression de sensibilité, on peut réaliser une jauge 30 performante à hautes pressions grâce au décalage de gamme qu'il apporte tout en utilisant des jauges avec un gap grossier et/ou une précision plus faible, donc plus facile à développer et à fabriquer. Il devient ainsi possible de contourner la nécessité d'avoir un gap nanométrique pour les jauges Pirani haute pression, par exemple sensibles 35 aux pressions atmosphériques. 3037652 - 27 - Pour une jauge donnée, les paramètres du package sont par exemple déterminés directement en fonction de la valeur de la pression Pext à mesurer, typiquement en choisissant une pression de sensibilité maximale ID, égale ou proche de cette pression à mesurer. Ce choix est fait par exemple par 5 inversion des modèles mathématiques, ou par sélection dans une gamme de boîtiers déjà étudiés et/ou testés et dont les effets sont connus. En FIGURE 8, sont présentées des courbes analytiques de la dépendance de la sensibilité maximum et de la gamme de pression sensible en fonction de Pg et de Po. Les jeux de courbes des FIGURE 8a et FIGURE 8b 10 évoluent en général chacun de manière opposée - un gain en sensibilité maximum est produit en diminuant Po et/ou Pg, un gain en largeur de gamme de sensibilité est obtenu en augmentant Po et/ou Pg - illustrant bien la nécessité de trouver un compromis entre les deux paramètres de sensibilité. Toutes les valeurs sont données au pourcentage relatif à la sensibilité 15 de la jauge originale, c'est-à-dire non packagée. En FIGURE 8a, la gamme de sensibilité relative est la variation de la largeur à mi-hauteur du pic de sensibilité indiqué sur les courbes en partie inférieure de la FIGURE 6. La référence est la jauge non-packagée : si on monte à plus de 100% on augmente la largeur de la gamme et inversement à 20 moins de 100%, on diminue cette même gamme par rapport à la jauge non packagée. En FIGURE 8b, est illustrée la sensibilité maximale, c'est-à-dire l'amplitude du pic de sensibilité des courbes en partie inférieure de la FIGURE 6, là encore en relatif avec la jauge non-packagée pour référence. On 25 voit que le comportement par rapport à Po et Pg est opposé à celui des courbes de la FIGURE 8a ce qui rend nécessaire de choisir un compromis entre ces deux performances : sensibilité et gamme de sensibilité. A partir des FIGURE 8 et FIGURE 6, nous pouvons aussi voir que la capsule va moduler à la fois l'amplitude en tension de la réponse et la largeur 30 de la gamme de pressions sensibles, mais en sens opposé et tout en modifiant la pression de décalage. Ainsi, du fait que les courbes de plus basse pression interne 'Duit présentent des régions d'une pente nettement plus raide, par exemple pour 1 mbar et 10 mbar, on voit que la sensibilité est augmentée dans ces régions, 35 par rapport aux valeurs de Pie plus élevées mais aussi par rapport à la jauge 3037652 - 28 - non packagée. Ainsi, on comprend que le package peut aussi être choisi et adapté pour améliorer la sensibilité, dans des régions précises voire étroites, à des valeurs de la pression de packaging Po extrêmement basses, pour lesquelles le coefficient A de gain en pression (dans la relation (10)) sera 5 supérieur à l'unité. Pour les pressions de packaging plus élevées, le packaging peut dégrader la sensibilité et ce coefficient A devient inférieur à 1, mais la plage de pressions couvertes par le capteur est alors bien plus importante. Ainsi, en modifiant la pression de packaging, on peut choisir quelle 10 qualité, entre la sensibilité en tension et la sensibilité en pression, va être augmentée au détriment de l'autre et on peut complètement moduler la réponse finale du capteur au besoin de l'utilisateur, voire rattraper les irrégularités du design de la capsule définissant Pg en modifiant Po lors de l'assemblage ou ajuster la réponse finale en fonction du besoin final sur le 15 terrain. Par exemple, une faible pression de packaging Po permet de d'augmenter à la fois la gamme des pressions sensibles et la sensibilité maximum en tension lorsque la valeur de Pg est suffisamment élevée. Par exemple, on peut être très sensible sur 100 mbar seulement autour d'une 20 pression de 1000 mbar, ou de façon plus large en utilisant une jauge qui possède déjà une très large gamme de pressions sensibles lorsqu'elle n'est pas packagée. Au contraire, en augmentant la pression de packaging Po, on gagne fortement en gamme de pressions sensibles, même si les variations totales 25 de signal en sortie de capteur ainsi que la valeur de la sensibilité maximum peuvent être dégradées. Ainsi, on comprend que la combinaison du boîtier étanche déformable avec la jauge Pirani, si elle peut présenter des inconvénients sur certains points, permet (par les différentes caractéristiques géométriques et de 30 matériau) de choisir et régler un équilibre entre les différents objectifs, incluant les coûts de fabrication, la plage de sensibilité couverte et sensibilité recherchée. En outre, la variation totale de signal sera impactée elle aussi et va décroître, c'est-à-dire la variation de tension pour 1, surtout aux 35 faibles pressions de packaging. Cet élément peut constituer aussi un 3037652 - 29 - avantage car une variation totale plus faible peut faciliter l'acquisition en aval, en réduisant le risque de saturation en tension de l'étage d'amplification. Exemple de fabrication 5 Les FIGURE 9, FIGURE 10 et FIGURE 12 illustrent un exemple de fabrication d'un capteur selon le premier mode de réalisation, muni d'un boîtier présentant la forme d'un soufflet de dimensions micrométriques et millimétriques, plus particulièrement selon les dimensions de l'exemple étudié précédemment dans sa version avec une hauteur de 7 mm. 10 Le soufflet de ce capteur expérimental a été réalisé avec la forme et les dimensions d'un soufflet conçu comme élément principal formant un récupérateur d'énergie mécanique, tel que décrit dans la thèse "Toward an energy harvester for leadless pacemakers", M. Deterre, 2013, Université Paris-Sud 11. Ce soufflet présente une partie active, c'est à dire deformable, 15 constituée d'une fine couche de nickel protégée de part et d'autre par deux couches micrométriques de cuivre. Cette structure est intéressante pour la réalisation du capteur selon l'invention, en particulier, car il présente une élasticité suffisante, une très bonne herméticité aux gaz et il est compatible avec les supports de type TO-8 20 souvent utilisés pour les capteurs de pression commerciaux. Sa structure en nickel permet en outre une bonne protection contre les rayonnements électromagnétiques, ce qui constitue un avantage supplémentaire. Dans cet exemple, la fabrication est réalisée par dépôt successif de matière sur la surface extérieure d'un moule mâle, lequel est ensuite détruit 25 par attaque chimique. Une telle méthode est décrite par exemple dans la thèse M. Deterre citée ci-dessus. Selon les choix de matériaux, d'autres procédés peuvent être utilisés pour d'autres matériaux, par exemple une enduction d'un moule mâle par trempage ou pulvérisation dans le cas d'un élastomère ou d'un plastomère ou 30 d'une résine quelconque, ou par d'autres procédés connus. La fabrication du soufflet illustré en FIGURE 2 et FIGURE 10 comprend les trois étapes suivantes : la conception et réalisation du moule mâle par la formation d'un cylindre d'aluminium et la gravure de corrugations ou ondulations, plusieurs sous-étapes de dépôts métallique qui constitueront le 35 soufflet final, et la gravure complète du moule sous-jacent d'aluminium. 3037652 - 30 - On réalise le moule mâle, sous la forme d'une pièce cylindrique creuse en aluminium sur le tour de laquelle sont taillées des corrugations, par exemple par tournage. Ces corrugations vont permettre la déformation du soufflet et lui conférer une élasticité significative, selon sa hauteur et 5 uniquement selon cette direction. Différents nombres et dimensions de corrugations sont utilisables selon les caractéristiques mécaniques visées. Le présent exemple est réalisé selon les dimensions préférées décrites dans la thèse de Martin Deterre, qui sont reportées au tableau suivant : Paramètre Valeur Type de corrugation carrées Nombre de corrugations 7 Rayon externe 4 mm Rayon interne 3,5 mm Hauteur totale du soufflet 7 mm Pas des corrugations (pitch) 0,5 mm Comme illustré en FIGURE 9 pour la couche de cuivre, l'ensemble de 10 ces couches est déposé par électrolyse. Dans cet exemple, le dispositif d'électrolyse comporte deux électrodes, l'anode (contre-électrode) et la cathode (électrode de travail), plongeant dans une même solution électrolyte et reliées à une source de courant. Des montages plus élaborés comportent une troisième électrode (électrode de référence) afin de mesurer le potentiel 15 de l'électrode de travail. Dans le cas du dépôt électrolytique de métaux, la cathode est le siège de la réduction des espèces métalliques en solution : + ' e - Dans le présent exemple, les dépôts sont effectués en mode galvanostatique, c'est-à dire qu'une densité de courant est imposée à 20 l'électrode de travail, le potentiel étant libre d'évoluer. Le moule présente une base de préhension qui dépasse de la région devant former le soufflet. Cette base est non conductrice, par exemple recouverte d'une couche de résine, ici du type AZ5214 avec recuit à 110°C pendant 3 mn. La résine isolante limite ainsi la croissance métallique aux zones en contact conducteur avec 25 l'électrolyte. Le moule est maintenu en rotation pour homogénéiser le dépôt obtenu et uniformiser son épaisseur. Le contact électrique sur le moule est pris en périphérie du moule où une zone conductrice est systématiquement libérée en dehors de l'électrolyte. 3037652 - 31 - Le dispositif expérimental utilisé comprend trois électrodes reliées à un potentiostat pouvant délivrer jusqu'à 2 A de courant, piloté par un ordinateur. Le moule conducteur constitue la cathode et une plaque ultra pure de grandes dimensions (10x15 cm2) de cuivre (ou de nickel selon l'étape) forme 5 l'anode. La distance entre l'anode et la cathode est de 16 cm. Une troisième électrode, placée près de la cathode, est une électrode de référence au calomel saturé (ECS), mise en contact avec le bain électrolytique au moyen d'un pont salin de chlorure de potassium (KCI saturé). La solution est maintenue à la température ambiante (20°C +/-1°C). Une agitation est 10 assurée au moyen d'un barreau aimanté (5 cm) et d'un agitateur magnétique dont la rotation est maintenue à 100 tours/min. Les différentes couches de cuivre, puis de nickel, puis encore de cuivre sont déposées avec les épaisseurs suivantes : Couche déposée Epaisseur Cuivre (couche intérieure) 1 pm Nickel 10 pm Cuivre (couche extérieure) 1 pm Les deux couches de cuivres couvrant celle de nickel de part et d'autre 15 permettent de protéger la couche de nickel lors de la gravure de l'aluminium du moule. Cette gravure est suffisamment inerte vis-à-vis du cuivre pour qu'une épaisseur de 1 pm de cuivre suffise à protéger la couche centrale de nickel dans le temps que prend la gravure du moule. L'aluminium formant le moule du soufflet est dissout par gravure 20 chimique, ici dans une solution de HNO3 (1% à 5% pour la gravure de l'aluminium), de H3PO4 (65 à 75% pour la gravure de l'oxyde natif présent en surface) et de CH3COOH (5% à 10% pour le mouillage et une meilleure homogénéité de la gravure) dilués dans de l'eau déionisée. La gravure est réalisée par simple immersion dans la solution pendant une durée de 25 30 minutes à 1 heure à température ambiante. Les photos de la FIGURE 10 illustrent le soufflet une fois libéré de son moule mâle. Le comportement mécanique du soufflet est mesuré à l'aide d'un banc de caractérisation mécanique incluant un module piézoélectrique de mesure de force et une mesure laser de distance qui indique sa constante de 30 raideur k et fournit des mesures linéaires, ce qui indique que le soufflet présente bien une déformation élastique sur toute la plage de déformation 3037652 - 32 - sondée. Le comportement mécanique du soufflet ainsi obtenu a été caractérisé expérimentalement afin de déterminer sa constante de raideur k, trois 5 soufflets de différentes épaisseurs de nickel, de 12 pm pour B1, de 8.5 pm pour B2, et de 9 pm pour B3. Cette mesure, réalisée à l'aide d'un banc de caractérisation mécanique incluant un module piézoélectrique de mesure de force et une mesure laser de distance, indique que les structures ont une déformation linéaire ; ce qui indique que le soufflet présente bien une 10 déformation élastique sur toute la plage de déformation sondée. La jauge Pirani du capteur est réalisée par un élément sensible 31, formé d'une couche de 60 nm d'oxyde pérovskite de La0.80Ba0.20MnO3, préalablement déposé sur une couche d'environ 20 nm d'un autre oxyde, le SrTiO3, lui-même épitaxié sur un substrat de silicium monocristallin. Pour 15 former la jauge, 16 ponts en parallèles de 10 pm de long par 2 pm de large chacun, et possédant une distance élément sensible vers substrat contrôlée pour rester dans une gamme de 500 nm à 1 pm, sont fabriqués selon des procédés standards, de lithographie optique, combinés à une gravure physique directe par faisceau d'ions et une gravure dite de libération par un 20 procédé chimique connu tel qu'une gravure par plasma réactif ou par difluoride de xénon gazeux. Trois autres jauges, identiques et interconnectés avec la précédente, mais non libérées du substrat qui les porte et donc insensibles à la pression gazeuse par effet Pirani, forment un ensemble en pont de Wheastone complet pour une mesure plus fine à tension constante. 25 Dans cet exemple, le procédé de fabrication d'une jauge Pirani, est celui proposé par les inventeurs dans la demande de brevet FR 14 55623 non encore publiée. L'élément sensible, c'est-à-dire la jauge Pirani combinée à un pont de Wheatstone, et son substrat silicium, est monté sur un support 41, de 30 préférence d'un type standard, ici de type TO-8 Sur sa face qui porte la jauge Pirani, ce support 41 est alors assemblé avec le boîtier formant, la capsule de scellement 21. Cette opération est réalisée ou finalisée à l'intérieur d'un bâti où la pression d'un gaz inerte, ici l'azote, peut être maintenue à une valeur donnée, laquelle pression forme ou 35 détermine le paramètre PO des calculs présentés ci-dessus. 3037652 - 33 - Comme illustré en FIGURE 12a, les contacts de l'élément sensible 31 sont connectés électriquement avec les broches 42 du support, permettant ainsi la mesure électrique. Les broches du support TO-8 sont isolées du reste du support par du verre 43 permettant une excellente isolation électrique et 5 imperméabilisant l'ensemble aux fuites de gaz. La FIGURE 11 est une photo qui représente le capteur une fois assemblé et scellé. La capsule est assemblée sur le support, par exemple par encastrement de leurs diamètres. Un scellement 49 alors réalisé à la base du 10 soufflet et sous le support 41, en restant dans une zone séparée des corrugations 22 ou de la partie déformable, ici avec une colle polymérisante étanche aux gaz, par exemple à base de résine époxyde, ou par tout procédé connu. Le tout est placé un bâti sous vide puis chauffé à 80°C pendant 12h, ici à une pression de 300 mbar, pour solidification de la résine d'étanchéité, 15 et pour maintenir la pression interne au boitier à la pression Po visée. Comme illustré en FIGURE 12b, si le capteur scellé est disposé dans un environnement testé d'une pression plus élevée que sa pression d'encapsulation, le boîtier se comprime et diminue de hauteur. Ajustement par réducteur de volume 20 La jauge incluse dans le capteur composite ainsi obtenu, lorsqu'elle utilisée seule, donne un maximum de sensibilité Pg, de 100 mbar environ, un maximum observable sur la FIGURE 13b pour la jauge dite « seule », c'est-à-dire non packagée. Comme vu précédemment aux définitions analytiques (par exemple en référence à la relation (7)), avec les dimensions de la 25 capsule utilisée ici et pour une raideur k étant égale à 840 N.m-1, on peut calculer que la valeur de la constante Pg est égale à 1170 mbar. Pour ce capteur composite, la sensibilité maximale de la jauge seule est donc décalée au moins de la valeur de constante Pg, ce qui donne une valeur de 1270 mbar. 30 Dans le cas où l'on vise une sensibilité maximale inférieure, par exemple autour de 700 mbar c'est à dire au centre de la gamme allant de 350 mbar à 1070 mbar, il peut être souhaitable de modifier les caractéristiques du packaging. De plus, un tel décalage de Pg=1170 mbar produit une dégradation de 35 la sensibilité maximale, comme le montrent les courbes inférieures de la 3037652 - 34 - FIGURE 6b. Plutôt que de modifier les caractéristiques de la jauge et/ou du boîtier, et donc de recommencer une fabrication, une possibilité est de réduire le volume interne du soufflet en y plaçant un élément dont on choisit les 5 dimensions, possiblement au moment de l'assemblage, par exemple un élément solide de petit volume comme un morceau de plastique ou de métal ou tout autre solide plein. Cet élément réducteur est ici fixé uniquement en haut du boîtier et ne touche pas les corrugations ni la base du boîtier, il ne modifie donc pas la réponse mécanique du boîtier. 10 Par ce moyen et dans notre cas, en laissant une hauteur libre en interne de 1 mm au lieu des 7 mm du boitier seul, on diminue ainsi la valeur de Pg pour la ramener à 170 mbar et retomber sur les courbes de la FIGURE 6a. Cette modification est ainsi obtenue sans modification de la valeur de k et des autres dimensions du système, ni de la structure du 15 boîtier ou de ses matériaux. Le capteur complet aura ainsi une meilleure sensibilité que la jauge Pirani à hautes pressions, grâce au léger décalage de Ps de près de 200 mbar vers les pressions hautes, tout en assurant que la gamme des 300 mbar-1070 mbar sera entièrement couverte par l'agrandissement de la plage des 20 pressions sensibles. On utilise alors une pression de packaging choisie pour ne pas faire chuter de manière trop importante la sensibilité, telle que 100 mbar, par exemple à partir de données comme celles des FIGURE 6a ou FIGURE 6b, et/ou en fonction des conditions de fabrication. 25 Le capteur composite ainsi obtenu comporte ainsi une enceinte présentant une constante â = 170 mbar à pression interne de PO = 100 mbar. Les FIGURE 13a et b illustrent alors la réponse en pression et respectivement la sensibilité, à partir de mesures réalisées avec ce capteur 30 composite appelé « jauge packagée », en comparaison avec la même jauge Pirani sans boîtier appelée « jauge seule ». L'ordonnée AV est la variation totale obtenue en tension par rapport à une référence, formée ici par la tension enregistrée à 1000 mbar. Cela permet d'apprécier les variations relatives en tension du système qui sont directement corrélées à la réponse 35 Pirani. 3037652 - 35 - En FIGURE 13b, la courbe en forme de sinusoïde représente la sensibilité calculée (courbe) et relevée (points) pour la jauge seule. La courbe plus basse en forme de cloche représente la sensibilité calculée (courbe) et relevée (points) pour le capteur réalisé ci-dessus, à partir de la même jauge. 5 Comme on le voit, la jauge seule présente ainsi une sensibilité qui est la plus faible dans la gamme visée de 300-1070 mbar, et une sensibilité bien meilleure dans les basses pressions autour de 100 mbar. Au contraire, le capteur complet présente une sensibilité qui est plus stable sur une très grande plage, et une sensibilité maximale augmentée de 10 130 mbar. Sur la plage globale du graphique, entre 100 et 1000 mbar, la sensibilité maximale du capteur composite est nettement plus faible que celle de la jauge seule. Cependant, sur une plage haute comme la plage de 400 à 1070 mbar représentée à droite du graphique, on voit que la sensibilité maximale du capteur composite est stable, et nettement plus élevée que celle 15 de la jauge seule sur la plus grande partie de cette plage haute. Dans cette gamme en particulier, la sensibilité du capteur composite comparativement à la jauge seule est même augmentée de près de 100% à 1000 mbar, pression à laquelle la jauge Pirani seule n'est plus sensible à la pression gazeuse. On obtient donc à la fois un agrandissement de la gamme de pression sensible et 20 un décalage de maximum de pression sensible. Ces mesures sur un prototype valident les modèles analytiques établis. On note que cette amélioration n'est pas évidente en première instance, puisque la sensibilité maximum à la pression ps diminue de près de 70% par l'apport du packaging actif, en accord avec les modèles analytiques, 25 et en accord avec les courbes en parties inférieures de la FIGURE 6a et de la FIGURE 6b. Ainsi, malgré une baisse de sa sensibilité maximale, on voit que la combinaison de la jauge avec l'enceinte étanche deformable a permis de déplacer et d'ajuster la sensibilité maximale obtenue, tout en l'améliorant 30 dans des plages jusque là difficiles à atteindre technologiquement, et tout en protégeant efficacement l'élément sensible de toutes les agressions de l'environnement testé. Ces agressions comprennent notamment les effets parasites de ventilation, comme on le voit sur les courbes de la FIGURE 13b, pour lesquelles les données mesurées sont bien moins dispersées par rapport 35 au modèle dans le cas de la jauge dite packagée que dans le cas de la jauge 3037652 - 36 - seule, et ce malgré les cyclages rapides en pressions représentés par les flèches de la FIGURE 13a. L'invention permet par exemple d'obtenir un capteur sensible à l'atmosphère terrestre sans avoir à réduire d'avantage le gap de la jauge 5 Pirani, avec les avantages de la jauge Pirani et en supprimant nombre de ses inconvénients, notamment sa fragilité inhérente face aux phénomènes parasites externes. Il s'agit donc bien d'une amélioration pour ce qui est de fabriquer à bas coût des capteurs de pression à base de jauges Pirani robustes, et ultra-sensibles dans la gamme des pressions atmosphériques. 10 Mode de réalisation 2 Les FIGURE 14 et FIGURE 15 illustrent un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention, qui ne sera décrit que dans ses différences. Dans ce mode de réalisation, l'enceinte est formée par une cavité de volume fixe qui entoure la jauge Pirani, par exemple un cylindre de 15 révolution, dont une extrémité est fermée par une membrane déformable. Pour de très faibles déflections, le déplacement w le long de la coupe transverse de la membrane, quelle soit la direction si elle est circulaire, a été décrit dans la publication "Factors affecting silicon membrane burst strength", Henning A.K., et al., 2004. Ce déplacement s'exprime par la relation : (11) (, -4 20 Avec : : la différence de pression s'exerçant sur la membrane (en Pa). En utilisant les théories développées pour les membranes suspendues utilisées dans les technologies de capteurs de pressions membranaires, on peut extraire la valeur du coefficient de rigidité D qui vaut : = fff t3 (12) 12(1 -v12) 25 Et on sait de plus que la déflection d'une membrane circulaire s'exprime en tout point par : 4 r r W(7") = Li-E) Avec : R : le rayon de la membrane circulaire (m). En définissant le boîtier, ou capsule, comme étant composé d'une membrane suspendue au-dessus d'une cavité scellée comme illustré en 30 FIGURE 14, on en déduit par intégration de la nouvelle valeur de Vint : (13) 3037652 - 37 - (14) Avec si la cavité est cylindrique avec h la hauteur initiale de la cavité fixe. En considérant que la relation (4) est toujours valable, on obtient : e rr R4 [ 1 + "u 64D I- ci é (15) Sachant que P on retombe en développant sur 5 l'expression (6) de la fonction de transfert : -I- Fg Avec cette fois une nouvelle expression de /1. : 4ahD (16) La suite des calculs est identique à ceux présentés plus haut pour le cas d'un soufflet. 10 On remarque ainsi qu'une membrane, grâce à son coefficient de rigidité flexionnelle D peut être assimilée à un ressort déformable de constante k tel que celui qui a servi à modéliser un soufflet ci-dessus, et sa fonction de transfert devrait être identique puisque basée sur les mêmes relations. L'analyse mathématique du système en est également identique et 15 les effets attendus sur la sensibilité d'une jauge Pirani encapsulée similaires au cas du soufflet. En particulier, la structure en boîtier rigide avec membrane déformable se prête particulièrement bien à la miniaturisation, y compris à des dimensions micrométriques voire inférieures. Il est ainsi possible de réaliser 20 un tel capteur composite en encapsulant une ou plusieurs jauges Pirani micro- voire nanométriques, par exemple par une méthode connue de report de substrat. Comme illustré par exemple en FIGURE 15, un tel capteur comprend une pluralité de ponts Pirani multi-fils 61 en La0.8013a0.20Mn03 (ou LBMO) 25 déposés sur SrTiO3 (ou STO) et de pistes 62 formés sur un substrat 60 en silicium ou 902, par exemple par un procédé connu de lithographie. L'enceinte étanche est ici réalisée par une micromembrane élastique 69, 3037652 - 38 - formée de manière séparée sur un substrat silicium, par exemple d'une façon similaire aux membranes de capteurs capacitifs. La membrane est ensuite assemblée sur le substrat principal 60 par report de substrat. Sur sa périphérie, cette micromembrane 69 est alors soudée sur le substrat 60 par 5 un cordon d'or/indium d'une épaisseur d'environ 500 dam qui scelle le volume entourant les ponts 61. Le substrat 60 porte ici en outre deux ponts multi-fils 68 de mesure de température, formé chacun entre deux pavés de contact en or à l'extérieur de l'enceinte étanche. 10 D'autres types de structures étanches élastiques sont prévues, de formes différentes, pour lesquelles il est aussi possible de déterminer une constante de boîtier Pg . Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples 15 sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Capteur du type à perte de chaleur mettant en oeuvre le principe de la jauge de Pirani pour mesurer la pression et/ou la température d'un gaz dans un environnement testé, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte étanche aux gaz, ou boitier, qui est destinée à être exposée audit environnement testé, et qui renferme un environnement intérieur gazeux dans lequel est disposé un élément de détection résistif de façon à être exposé audit environnement intérieur gazeux ; en ce que ladite enceinte étanche présente une structure déformable sous l'effet d'une différence de pression entre ledit environnement intérieur et ledit environnement testé ; produisant ainsi un comportement résistif dudit élément de détection résistif qui dépend selon une fonction de transfert, de manière synergique, d'une combinaison de facteurs incluant la pression régnant au sein dudit environnement testé, la rigidité de la structure déformable et la distance entre l'élément résistif et le bain thermique gérant les pertes de chaleur, permettant ainsi de fournir une mesure de ladite pression extérieure. 2. Capteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'enceinte étanche comprend un boîtier rigide fermé de façon étanche par au moins une membrane déformable. 3. Capteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la membrane présente une épaisseur inférieure au millimètre, et de préférence inférieure à cent micromètres. 4. Capteur -selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte étanche comprend au moins un soufflet déformable. 5. Capteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le soufflet présente une forme globalement cylindrique, de révolution ou non, constituant une _paroi portant des ondulations périphériques fournissant une capacité de déformation selon une direction axiale. -40- 6. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte étanche renferme en outre au moins un élément volumique dit réducteur occupant une partie de l'espace intérieur de ladite enceinte étanche, réduisant ainsi le volaene gazeux occupé par l'environnement gazeux intérieur. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte étanche est déterminée pour fournir une sensibilité maximale à une valeur de pression de l'environnement testé qui 10 est décalée vers les hautes pressions par rapport à la valeur de pression qui fournirait la sensibilité maximale si le même élément de détection était exposé directement audit environnement testé. 8. Procédé de conception ou d'ajustement d'un capteur selon l'une 15 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - choix d'au moins deux valeurs de pression formant une plage de mesure visée pour l'environnement testé auquel est destiné ledit capteur ; - détermination d'une valeur de gap dit virtuel, adaptée pour réaliser au 20 moins une mesure au sein de cette plage de mesure visée par une jauge Pirani qui baignerait directement dans ledit environnement testé ; - à partir de ladite valeur de gap virtuel, détermination ou choix : o d'une part d'une valeur de gap dit réel, et o d'autre part d'une fonction de transfert représentant une 25 transformation de comportement depuis une jauge présentant ledit gap réel vers une jauge présentant ledit gap virtuel, o permettant d'utiliser une jauge de Pirani présentant ledit gap réel pour réaliser au moins une mesure au sein de ladite plage de mesure visée ; 30 - détermination ou choix d'une d'enceinte étanche dont la structure, ou la pression intérieure, ou un couple de ces deux caractéristiques, fournit ladite fonction de transfert. 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que 35 l'enceinte étanche est déterminée pour fournir une sensibilité maximale 'à une 3037652 - 41 - valeur de pression de l'environnement testé qui est décalée vers les hautes pressions par rapport à la valeur de pression qui fournirait la sensibilité maximale si le même élément de détection était exposé directement audit environnement testé, d'une valeur de décalage contrôlée par un choix de la 5 raideur de l'enceinte et/ou de la pression intérieure initiale. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que l'enceinte étanche est déterminée pour fournir une sensibilité plus forte que si le même élément de détection était exposé directement audit 10 environnement testé, par choix d'une valeur de la raideur de l'enceinte et/ou de la pression intérieure initiale. 11. Procédé de fabrication d'un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une fabrication en tout ou partie de 15 l'enceinte étanche par un procédé de dépôt et/ou gravure de résolution inférieure à cinq micromètres, voire inférieure à un micromètre. 12. Procédé de mesure d'une pression et/ou température au sein d'un environnement gazeux testé, caractérisé en ce qu'il comprend une utilisation 20 d'un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au sein dudit environnement gazeux. 13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur utilisé comprend une enceinte étanche déformable qui est adaptée 25 pour transmettre la pression extérieure à son environnement intérieur à l'identique. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le capteur utilisé comprend une enceinte étanche déformable qui est adaptée pour transmettre 30 la pression extérieure à son environnement intérieur selon une fonction de transfert déterminée. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une modification de la température de l'environnement 35 intérieur de l'enceinte étanche.