Caractérisation d'un flux adapté au procédé de trempage pour un procédé de brasure de microplaquettes à pas fin

摘要

L’intégration 3D est la suite de l’évolution de la microélectronique vers la miniaturisation à haute performance. Les pièces à pas fins permettent la conception de produits dits 3D (ou 2.5D) qui maximisent l’espace pour les données et accélèrent les transferts, tout en minimisant l’espace physique et l’énergie requise par le dispositif. Le procédé de fabrication le plus largement utilisé est celui de puces à protubérances inversées (ou flip-chip) et il implique l’alignement de la puce sur son substrat à l’aide d’une tête automatisée. Le procédé de puces inversées est particulier du fait que les puces comportent une matrice d’interconnexions couvrant la majorité de leur surface, en comparaison au procédé de fils soudés (wire bond) où les connexions sont en périphérie des puces. Elles doivent donc être renversées pour être placées pour la soudure. Le rôle primaire du flux est de s’assurer que les boules de soudure sont bien désoxydées avant l’étape de brasure afin de garantir la qualité et la conductivité de cette dernière.L’objectif de la recherche était de trouver un flux trempable qui satisfasse aux exigences des produits à pas fins soudés par thermocompression. Pour ce faire, les flux candidats ont été caractérisés tant sur le volet physico-chimique que sur le volet des phénomènes visco-inertiels en trempage. Cette caractérisation a permis de prédire le comportement des flux en trempage pour leur mouillabilité et la quantité de flux retirée, ainsi que la température où survenait un changement structurel important dans le flux, indiquant le moment où la réaction chimique de désoxydation culminait. La partie sous-jacente de l’objectif du projet devait aussi s’assurer de la compatibilité du nouveau flux avec les étapes d’encapsulation suivantes. Dans un tel procédé, cela signifiait la propreté après lavage, la compatibilité avec l’agent de remplissage époxy qui protège les pièces, l’ajout du capot métallique et les tests de fiabilité. Des trois candidats de flux testés, un seul a été choisi pour valider la méthode de trempage développée au travers des tests de fiabilités. Ces tests n’ont démontré aucune défaillance électrique et une fiche parfaite pour le test accéléré en humidité et température sous tension (HAST). Le test en cyclage thermique a fait apparaître des défauts mineurs sur 12% des pièces du flux choisi et d’un flux témoin.