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Eco-conception d’interconnexions frittées : amélioration de la fiabilité et de la réparabilité

Défis technologiques Matériaux et applications Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Le frittage métallique, notamment à base d'argent ou de cuivre, est une technique d'interconnexion des composants alternative à la brasure, utilisée notamment dans le domaine de l'électronique de puissance. Les principaux avantages de cette technique sont tout d'abord sa conductivité thermique et électrique très élevées, mais aussi le fait que l'interconnexion frittée (par exemple à 250°C) est ensuite capable de supporter sans altération des cycles thermiques beaucoup plus chauds. En revanche, ce dernier avantage est associé à un inconvénient majeur : le frittage étant irréversible, il est actuellement impossible de démonter un composant fritté pour le réparer ou le recycler. Un des objectifs de cette thèse est donc d'étudier l'interconnexion d'un point de vue global (avec les couches de finitions métalliques des puces et du substrat) afin de voir comment rendre l'interconnexion démontable tout en conservant un joint fritté.
D'autre part, afin que l'étude ait un sens d'un point de vue environnemental, il est nécessaire que le frittage réalisé soit fiable et durable. Or, l'entourage direct (matériaux de finition des puces et du substrat) et indirect (matériaux principal de la puce et du substrat) ont un impact fort sur la qualité du joint fritté, et donc sur sa performance et sa durabilité. En effet, les matériaux en contact direct avec le frittage influent sur la diffusion de l'argent et donc sur la densité du joint, et les matériaux principaux de la puce et du substrat génèrent des contraintes thermomécaniques sur la pâte en cours de frittage, ce qui impacte sa morphologie. Ces aspects seront étudiés en détails d'un point de vue théorique et expérimental, en tenant compte de l'impact de l'ajout d'une couche permettant le démontage de l'interconnexion.
Des études de type Analyse de Cycle de Vie (ACV) seront menées afin de juger de la pertinence environnementale des choix réalisés, notamment dans le cas où la réparabilité pourrait impacter négativement la durabilité.

Laboratoire

Département Composants Silicium (LETI)
Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité
Laboratoire des Technologies d'Intégration 3D
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