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RÉSUMÉ
La conception de nouveaux modes d’intégration et l’emploi de méthodes collectives pour réaliser des composants électroniques ont eu un impact majeur sur l’évolution des procédés d’encapsulation et d’interconnexion associés. Cet article passe en revue les principaux modes d’intégration, leurs enjeux et les différentes solutions technologiques s’y rapportant. Quelques problématiques en découlant sont également abordées.
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Gilles POUPON : Expert International - CEA-LETI, Minatec, Grenoble, France
INTRODUCTION
La pénétration de l’électronique dans pratiquement tous les segments de la société (communications, transport, éducation, agriculture, divertissement, soins de santé, contrôles environnementaux, recherche et défense) contribue à l’accélération des procédés technologiques pour réaliser les composants et, par conséquence, leur intégration. Répondre à la diversité de la demande, pour un coût moindre et avec une meilleure performance est impossible sans changements majeurs dans l’architecture, les matériaux et les procédés d’encapsulation (« packaging ») des composants et modules électroniques. Ces nouvelles technologies de packaging s’appellent « system-in-package », « wafer level packaging », « intégration 3D », « through silicon vias » et « interposeurs ». Les besoins en composants étant en perpétuelle croissance, il faut faire face à deux évolutions majeures qui concernent d’une part la diminution de la taille des composants électroniques (le « more Moore ») et d’autre part, l’augmentation de la fonctionnalité (le « more than Moore »). Pour cela, l’innovation passe par le développement de nouvelles technologies, l’émergence de nouveaux niveaux d’intégration, l’extension des technologies existantes vers de nouvelles applications et, bien entendu par l’évolution des composants électroniques.
Un glossaire et un tableau de sigles sont présentés en fin d’article, le lecteur est invité à s’y référer tout au long de sa lecture.
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1. Contexte et évolutions
1.1 Enjeux
L’invention du transistor en 1947 révolutionna l’industrie électronique. En 1959, Jack Kilby développa le premier circuit intégré en incorporant deux transistors et une résistance. Aujourd’hui, le monde des semi-conducteurs représente un marché colossal et le secteur industriel le plus important. Mais que représente le packaging électronique dans cet immense marché et quelles en sont aujourd’hui les principales tendances ? On estime que le packaging et le test représentent environ 50 % du prix du composant fini.
L’évolution des composants électroniques est régie par plusieurs contraintes relatives à la réduction des coûts de fabrication et du temps de mise sur le marché, à la miniaturisation (composants plus petits, plusieurs niveaux d’intégration) et la fonctionnalité (accroissement des performances, plus de fonctions). Pour répondre aux besoins du marché, l’utilisation d’une technologie générique et universelle de packaging et d’interconnexion est complètement utopique parce que chaque produit requiert une solution technologique prenant en compte les spécifications (facteur de forme, performances attendues, coût final…). Les contraintes sont relatives à l’application.
Avec l’accroissement de la fonctionnalité des systèmes électroniques, les MEMS (ou microsystèmes) sont de plus en plus nombreux dans notre environnement. Encore montés individuellement sur les cartes il y a quelques années, on parle aujourd’hui de camera-on-chip, de microphone intégré ou de capteur de pression sur SOI.
En outre, l’intégration de plus en plus poussée et l’augmentation de la densité d’interconnexion conduit de plus en plus à prévoir le packaging au niveau du substrat pour remplacer le boîtier.
HAUT DE PAGE1.2 Quelques rappels
1.2.1 Niveaux d’interconnexion
Les procédés de packaging et d’interconnexions concernent toute la filière de fabrication des composants électroniques, du stade élémentaire à l’équipement terminé. L’homme...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - POUPON (G.) - Packaging avancé sur silicium – - Traité EGEM – Lavoisier (2008) – ISBN 978-2-7462-1950-2.
-
(2) - POUPON (G.) - Traitement des puces électroniques et nouveaux procédés d’interconnexion – - Traité EGEM – Lavoisier (2011) – ISBN 978-2-7462-2085-0. Chapitres 6, 7 et 8 rédigé par F Dosseul – Chapitre 9 rédigé par Aurélie Thuaire.
-
(3) - TUMMALA (R.) - Fundamentals of Microsystems packaging - McGraww-Hill (2001) – ISBN 0-07-137169-9
-
(4) - GARROU (P.), BOWER (C.), and RAMM (P.) - Handbook of 3D Integration – Volume 1 et 2 - Wiley-VCH (2008) – ISBN 978-3-527-32034-9.
-
(5) - DELEONIBUS (S.) - Intelligent integrated systems – Volume 1 – - Pan Stanford Series on Intelligent Nanosystems – Pan Stanford publishing (2014) – ISBN 978-981-4411-42-4.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Circuits hybrides
-
Assemblage des circuits intégrés
-
Traitements de surface liés aux connexions en microélectronique
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...
ANNEXES
IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, https://www.cpmt.org
Chip Scale Review – Haley Publishing – https://www.chipscalereview.com
Électronique Mag – Pistes et pastilles – Éditions Alain Milard
HAUT DE PAGE
Conférence ECTC (Electronic Components and Technology Conference) organisé par IEEE CPMT – http://www.ectc.net
Conférence IMAPS International Symposium on Microlectronics http://www.imaps.org
Forum MINAPAD – http://france.imapseurope.org/
HAUT DE PAGE
IPC : Association Connecting Electronics Industries- http://www.ipc.org/...
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