Interconnexion de composants électroniques ultra-minces dans un flex étirable

Interconnect of ultra-thin electronic components in a stretchable flex

• Auteur / Autrice : Auriane Despax-ferreres
• Direction : Vincent Jousseaume
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 11/10/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Grenoble / LITEN

Mots clés

Mots clés libres

Interconnexion

Etirable

Adhésif sec

Interconnect

Dry adhesive

Stretchable

Résumé

Les développements des systèmes flexibles intégrant des composants silicium ultraminces et capteurs offrent de nouvelles perspectives d'application au monde médical. En effet, il est possible de fonctionnaliser des « patchs » portés par la personne. Un enjeu important est la robustesse de ces systèmes aux sollicitations mécaniques. Selon l'emplacement sur le corps humain, le « patch » devra supporter des étirements plus ou moins importants. Les interconnections électriques entre le flex et les composants silicium qui eux sont non étirables seront alors fortement sollicitées. Un des objectifs de cette thèse sera donc le développement d'une interconnexion étirable à base d'un élastomère. Cette interconnexion devra être conductrice de manière localisée et suffisamment adhérente pour assurer le maintien des composants tout au long de son utilisation. Dans une optique de réutilisation des composants à haute valeur ajoutés et d'une amélioration de la recyclabilité du patch cette interconnexion devra également être repositionnable et réutilisable. Pour répondre à tous ces critères, le LITEN propose de développer une interconnexion s'inspirant de la structure des pattes du gecko. L'interconnexion sera constituée d'un film à base d'un élastomère de type silicone microstructuré en surface, à l'image des pattes de gecko, par le biais de moules en Silicium réalisés par des technologies issues de la microélectronique. Ce matériau pourra être rendu conducteur électriquement par l'ajouts de charges conductrices à grand facteur de forme. Le LETI a récemment développé un procédé générique et collectif de fabrication de vignettes flexibles comportant des composants silicium amincis en dessous de 50μm. L'intégration des puces dans les vignettes flexibles a été réalisée sur un wafer silicium dit ‘carrier temporaire'. Un démonstrateur intégrant une puce RFID fonctionnelle a été réalisé avec succès. La tenue mécanique et l'interconnexion électrique d'une puce silicium amincie avec ce matériau devra être démontrée sur un véhicule de test réalisé à l'échelle d'un wafer.

The development of flexible systems integrating ultra-thin silicon components and sensors offers new application perspectives in the medical world. Indeed, it is possible to functionalize 'patches' worn by the person. An important issue is the robustness of these systems to mechanical stresses. Depending on the location on the human body, the 'patch' will have to withstand more or less significant stretching. The electrical interconnections between the flex and the silicon components, which are not stretchable, will then be strongly stressed. One of the objectives of this thesis will be the development of a stretchable interconnection based on an elastomer. This interconnection will have to be conductive in a localized way and sufficiently adherent to ensure the maintenance of the components throughout its use. With a view to reusing high-value-added components and improving the recyclability of the patch, this interconnection must also be repositionable and reusable. To meet all these criteria, the LITEN proposes to develop an interconnect inspired by the structure of the gecko's legs. The interconnection will be made of a film based on a silicone elastomer microstructured on the surface, like the gecko's legs, by means of Silicon molds made by technologies from microelectronics. This material can be made electrically conductive by adding conductive charges with a large form factor. LETI has recently developed a generic and collective process for the fabrication of flexible vignettes comprising silicon components thinned below 50μm. The integration of the chips in the flexible vignettes has been realized on a so-called 'temporary carrier' silicon wafer. A demonstrator integrating a functional RFID chip has been successfully realized. The mechanical strength and electrical interconnection of a thinned silicon chip with this material will have to be demonstrated on a test vehicle realized at the wafer scale.