Caracterisation mecanique et microstructurale des adhesifs thermiques utilises dans les assemblages de microelectronique.

摘要

L'usine d'IBM Bromont se specialise dans l'assemblage de processeur d'ordinateur. Les processeurs des ordinateurs sont soumis a des variations de temperature lorsqu'ils sont en fonction. Ceci cause des contraintes mecaniques dans le processeur et l'adhesif servant a relier le dissipateur thermique a la puce electronique et finit par occasionner des problemes thermiques.Le premier chapitre de cette etude presente la problematique vecue dans les assemblages de microelectronique. Les chapitres II, III et IV expliquent la theorie de l'adhesion des adhesifs et des methodes de caracterisation. La methodologie utilisee ainsi que les methodes de calcul sont presentees dans le chapitre V.Les resultats montres dans le chapitre VI se divisent en deux parties. D'abord, l'analyse de la microstructure, des proprietes chimiques et thermomecaniques de l'adhesif permettent de comprendre les deux materiaux etudies. La determination du meilleur traitement de surface pour chacun des adhesifs et la comprehension des phenomenes d'adhesion de meme que l'influence de la cuisson et autres parametres sur l'essai de cisaillement permettent de caracteriser le comportement mecanique de l'adhesif thermique. La mecanique de rupture ajoute des informations sur la resistance a la propagation de fissure en mode I.En deuxieme partie, l'influence de l'environnement sur les proprietes mecaniques en cisaillement et ceux de la mecanique de rupture permet de mesurer la degradation que subit l'adhesif thermique dans un processeur. L'effet de l'humidite, de la temperature ainsi que du cyclage thermique simule la degradation que subit l'adhesif thermique.Une bonne comprehension des phenomenes de l'adhesion et des types de contraintes mecaniques impliquees lors des variations de temperature est essentielle pour bien definir la problematique. En caracterisant les proprietes mecaniques et la microstructure de l'adhesif thermique ainsi que l'influence de l'environnement, il est possible d'analyser et de predire le comportement de celui-ci dans un processeur.Les deux adhesifs utilises etaient des elastomeres ayant des niveaux de reticulation differente. La caracterisation de l'adhesif permet de supposer que la resine utilisee est la meme pour les deux adhesifs, soit le dimethylsiloxane. La forme des particules du renfort de l'adhesif no 1 est spherique et de dimension fort variable. Le renfort de l'adhesif no 2 est plus petit et tres bien disperse dans la matrice. Le meilleur traitement de surface est l'acide nitrique (70% v/v) durant 3h suivi d'un plasma de 20 min. pour l'adhesif no 1 et d'un plasma de 20 min. pour l'adhesif no 2. L'adhesif no 2 a une meilleure resistance au cisaillement et a la propagation de fissure que l'adhesif no 1. L'essai de poutre double corrigee et encastree ne s'est pas avere un meilleur choix que l'essai de poutre double encastree. L'adhesif no 1 est sensible a l'humidite sous forme aqueuse alors que l'adhesif no 2 est sensible a la temperature. La resistance a la propagation de fissure est nulle apres 1082 cycles pour l'adhesif no 1 et 1407 cycles pour l'adhesif no 2. La degradation de l'humidite est observable par mesure acoustique.Les conclusions majeures et les futurs travaux qui pourraient enrichir cette etude sont presentes dans le dernier chapitre. De maniere sommaire, on peut conclure que cette etude a permis de caracteriser et comparer deux adhesifs thermiques. Le comportement mecanique des adhesifs est tres lie a sa microstructure et a son niveau de reticulation. L'essai de cisaillement permet d'obtenir la courbe de cisaillement, la resistance maximale, le module de rigidite, l'energie de deformation et l'allongement a la rupture. L'energie critique de propagation de fissure est une methode applicable et valable pour les elastomeres.