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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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Intégration 3D
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4. Procédés d’encapsulation
Il existe deux familles distinctes d’encapsulation (packaging) :
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individuel, au niveau des puces : après découpe du substrat de fabrication, chaque composant est extrait et monté séparément dans son boîtier final. Il existe de nombreux types de packaging développés, pour la plupart, en fonction des domaines d’applications et, bien entendu, des performances attendues. Pour cela, on emploie des boîtiers de natures différentes (métalliques, céramiques, plastiques) qu’on s’attache à rendre hermétiques. Il existe une grande diversité de boîtiers et de fabricants ;
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au niveau du substrat (wafer scale packaging) : ce procédé permet de conditionner les puces collectivement avant la découpe du substrat de fabrication ce qui aboutit à une réduction des coûts et une diminution de la taille du composant final avant assemblage. Il est souvent assimilé au wafer level packaging.
Afin de faciliter la compréhension de ces concepts, nous avons rassemblé dans le tableau 14 les différentes catégories de packaging qui seront traitées par la suite ainsi que les procédés associés.
Ces évolutions parallèles coexistent et répondent chacune à des exigences en termes de marché et de miniaturisation. Elles suivent également l’évolution des systèmes électroniques de plus en plus complexes, accueillant de nouveaux types de composants intégrés (RF, numériques, optiques…).
4.1 Encapsulation individuelle (single chip package)
Après que les puces aient été extraites par sciage des substrats de fabrication, elles sont connectées individuellement à l’intérieur d’un boîtier de protection. Les boîtiers sont des supports d’interconnexions, ils constituent l’interface entre le composant et la carte électronique. Déjà largement décrits dans les articles ...
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Procédés d’encapsulation
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.
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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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