Thèse soutenue

Miniaturisation et fiabilité des interconnexions copper pillar sur desassemblages de type « System In Package » (sip) pour le domaine aéronautique
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Auteur / Autrice : Adrien Morard
Direction : Fabien Clermidy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Nanoélectronique et nanotechnologie
Date : Soutenance le 04/10/2019
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Olivier Dalverny
Examinateurs / Examinatrices : Eric Woirgard, Alexandrine Guédon-Gracia, Hélène Fremont, Jean-Christophe Riou, Gabriel Pares
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Dalverny, Eric Woirgard

Résumé

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La thèse s’inscrit dans un contexte d’ouverture vers de nouvelles solutions techniques. L’objectif quiest porté par cette étude est double, le premier est de miniaturiser l’électronique pour atteindre un gaind’un facteur 10 en intégration par rapport à une technologie CMS classique, le second est d’améliorer lafiabilité des assemblages de type « System In Package » ainsi obtenus pour les domaines aéronautique,défense et spatial.La première phase de travail concerne la fabrication d’un assemblage composé d’une puce en siliciumet d’un substrat organique. Ces deux entités permettront l’étude du report par flip chip. Pour ce faire, desconnexions de type micro-piliers en cuivre et en alliage étain-argent, autrement appelées « copper pillar »seront mises en place. L’impact des différents paramètres de conception et d’assemblage sur la fiabilité encycles thermiques seront étudiés.Dans une seconde phase, des simulations par éléments finis sont effectuées sur les assemblages afind’obtenir des prédictions sur la fiabilité au cours de cycles thermiques en utilisant comme critère l’énergieviscoplastique. Les simulations et les résultats expérimentaux seront finalement comparés et les écartsseront discutés.L’analyse de défaillances au cours des cycles thermiques reposera sur l’analyse des interconnexions« copper pillar » par micro-sections et imagerie SEM et EBSD. Les évolutions d’épaisseur d’intermétalliques,des fissurations dans la brasure ainsi que la taille des grains et les phénomènes de recristallisation serontprésentés et commentés.Les objectifs finaux de ce travail sont, d‘un point de vue académique, de mettre en lumière toutd’abord, les comportements mis en jeu dans la fiabilité de telles interconnexions dans un environnementthermo-mécanique contraignant, et, par ailleurs, les mécanismes de défaillance. Ensuite, il s’agit d’établirun modèle de vieillissement qui soit représentatif des résultats expérimentaux obtenus. Enfin, il s’agira dedéfinir des règles de conception qui pourront ensuite être utilisées au niveau de Safran pour la réalisationdes assemblages SIP intégrés dans des systèmes embarqués.