Polymères underfills innovants pour l'empilement de puces éléctroniques.

Innovative underfills polymers for chips stacking

• Auteur / Autrice : Alisée Taluy
• Direction : Alain Sylvestre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Gilbert Teyssedre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexis Farcy, David Roy, Christine Nayoze, Sophie Hasbroucq, Stéphane Richard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Fremont, Thien-Phap Nguyen, Hervé Chabanne

Mots clés

Mots clés libres

Underfill

Empilement de composants

Wafer-level underfill

Écoulement de polymère

Contraintes thermomécaniques

Underfill

Die stacking

Wafer-level underfill

Polymer flow

Thermomechanical constrains,

Résumé

Depuis l'invention du transistor dans les années 50, les performances des composants microélectroniques n'ont cessé de progresser, en passant notamment par l'augmentation de leur densité. Malheureusement, la miniaturisation des composants augmente les coûts de fabrication de façon prohibitive. Une solution, permettant d'accroître la densification et les fonctionnalités tout en limitant les coûts, passe par l'empilement des composants microélectroniques. Leurs connexions électriques s'effectuent alors à l'aide d'interconnexions verticales soudées au moyen d'un joint de brasure. Afin d'empêcher leurs ruptures lors des dilatations thermiques, les interconnexions sont protégées au moyen d'un polymère underfill. L'objectif de cette thèse est d'évaluer la faisabilité et la pertinence d'une nouvelle solution de remplissage par polymère, appelée wafer-level underfill (WLUF). L'écoulement de l'underfill durant l'étape d'assemblage des composants est modélisé afin de prédire les paramètres de scellement idéaux, permettant la formation des interconnexions électriques. Puis, l'intégration de nouveaux underfills, possédant des propriétés thermomécaniques différentes, pouvant affecter l'intégrité et le fonctionnement du dispositif, l'étude de la fiabilité du procédé WLUF et, par conséquent, l'évaluation de sa possibilité d'industrialisation est effectuée.

Since the invention of the transistor in the Fifties, performances of microelectronics components did not cease progressing thanks to their density increase. Unfortunately, miniaturization of components increases manufacturing costs in a prohibitory way. A solution, allowing densification and functionalization increase without costs rise, is microelectronics components stack. Their electrical connections are carried out using vertical interconnections welded by means of solder joints. In order to prevent their ruptures during thermal dilatations, interconnections are protected thanks to polymer underfill. The objective of this thesis is to evaluate the feasibility and the relevance of a new solution of polymer filling, called wafer-level underfill (WLUF). Flow of underfill during components assembly step is modeled in order to predict ideal bonding parameters, allowing electrical interconnections formation. Then, integration of new underfills, having different thermomechanical properties, being able to affect device integrity and functioning, the study of WLUF process reliability and, consequently, the evaluation of its industrialization possibility is carried out.