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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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Catégories de packaging
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2. Assemblage et catégories d’interconnexion
L’assemblage des circuits est la première étape qui intervient après la fabrication des substrats et leur découpe. Il est défini comme étant le procédé qui permet de connecter électriquement les plots de connexion entrées/sorties (I/O) des puces. Un assemblage comporte trois parties :
-
le plot métallique de la puce,
-
un élément métallique de connexion entre la puce et son substrat,
-
le plot métallique sur le package.
À l’interface de la puce et du système, cet assemblage doit répondre à cinq critères essentiels :
-
présenter des propriétés électriques « acceptables » (en termes de capacitance, résistance et inductance),
-
être une solution économique (bas coût),
-
être facilement industrialisable et d’une haute capacité de fabrication,
-
être fiable,
-
si possible réparable et/ou remplaçable.
Plusieurs techniques d’interconnexions sont disponibles, elles sont présentées dans la figure 3 :
-
le wire bonding : interconnexion filaire,
-
le TAB (Tape Automated Bonding) : interconnexion à l’aide d’un circuit flexible,
-
le flip chip : interconnexion à l’aide de micro-billes fusibles.
C’est l’évolution des technologies de packaging des semi-conducteurs qui a conduit à l’émergence de différentes filières d’interconnexions. Par exemple, l’accroissement du nombre d’entrées/sorties des composants a conduit à une diminution importante du pas des interconnexions (tableau 4) entraînant une modification à leur répartition (surfacique avec le flip chip au lieu de périmétrique avec le wire bonding ).
2.1 Câblage filaire (wire bonding)
Le câblage filaire est traité dans l’article ...
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Assemblage et catégories d’interconnexion
BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Circuits hybrides
-
Assemblage des circuits intégrés
-
Traitements de surface liés aux connexions en microélectronique...
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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