Cuisson et collage du BB305

Le tableau 3.8 pr´esente les cuissons propos´ees par le fabricant pour une ´epaisseur de 50μm et devraient ˆetre faites avant de proc´eder au collage. Une fois ces cuissons effectu´ees, une force de 1800 N dans un vide de 5 mbar `a une temp´erature de 200 ◦C est recommand´ee pour proc´eder au collage d’une tranche de silicium de 200 mm sur son support temporaire. En termes de temp´erature et de temps, les propri´et´es thermiques du support d’aluminium sont jug´ees suffisamment proches de celles du silicium pour se baser sur les mˆemes recom- mandations. Pour la force, 1800 N sur une tranche de 200 mm correspond `a 57,3 kPa. Les masses disponibles pour les tests ´etaient de 1 kg, soit 3,24 kPa pour ladite surface. Bien que plus cette pression soit beaucoup plus faible que celle recommand´ee, le contrˆole au na- nom`etre pr`es pour tranche de silicium n’est pas requis ici et 3,24 kPa surpasse grandement les forces de contrˆole du gauchissement ´evalu´ees `a la section 3.1 de quelques centaines de Pascals. Une ´evaluation m´ecanique de l’adh´esion suit cette section. Finalement, comme mentionn´e plus tˆot, une pression sous vide n’est pas utilis´ee en raison que l’application ici n’est pas autant critique que lors de l’amincissement des tranches de silicium.

Tableau 3.8 Temps de cuisson de l’adh´esif BB305 selon le fabricant. ´

Epaisseur Cuisson 1 Cuisson 2 Cuisson 3

(μm) (◦C, minutes) (◦C, minutes) (◦C, minutes)

˜ 50 60, 3 160, 2 220, 2

Une attention particuli`ere aux temp´eratures des plaques chauffantes doit ˆetre prise puisque ces appareils peuvent facilement avoir un manque d’uniformit´e en temp´erature `a leur surface. De plus, les dispositifs int´egr´es aux plaques chauffantes indiquent la temp´erature g´en´eralement qu’en un seul point sur la totalit´e de la surface. Sans pr´ecautions, il est facile d’obtenir des temp´eratures trop ´elev´ees dans certaines r´egions de la plaque alors que d’autres r´egions sont sous la temp´erature d´esir´ee. Le BB305 est sens´e conserver une allure claire `a tous points de sa cuisson, mais les manques d’uniformit´e de temp´erature sur la plaque chauffante peuvent r´esulter en une surcuisson de l’adh´esif comme il est possible de le voir sur les ´echantillons de test `a la figure 3.30. En utilisant un interm´ediaire entre la plaque chauffante et l’´echantillon, tel qu’une tranche de silicium sacrificielle, il est possible de mieux r´epartir la temp´erature sur la surface de la tranche. De plus, en utilisant un appareil tel qu’un thermom`etre ´electronique (thermocouple) manuel, il est possible de mesurer la temp´erature en plusieurs points et s’assurer que la surface de la plaque a bel et bien atteint la temp´erature d´esir´ee et qu’il n’y a pas de r´egions trop chaudes par rapport `

(a) (b) (c) (d)

Figure 3.30 (a) Cuisson ad´equate de l’adh´esif et (b), (c), (d) cuisson inad´equate de l’adh´esif `a diff´erents stades de sa cuisson.

Comme le verre n’a pas la mˆeme conduction thermique que l’aluminium, quelques ajus- tements sur les temps de cuisson ´etaient n´ecessaires. En se servant d’un logiciel tel que

Energy2D (« freeware ») qui permet de faire des interpolations sur la conduction de la

chaleur bas´ees sur les lois de Fourier, on peut conclure qu’ajouter une minute `a chaque ´etape de cuisson aide `a corriger les temps de r´ef´erence du tableau 3.8 lorsqu’un substrat de verre de 3,2 mm (1/8de pouce) est utilis´e comme support.

Les premiers tests ´etant faits avec le montage de la figure 3.23b appliquant une pression non-uniforme, la qualit´e du collage ´etait imparfaite comme peut le montrer la figure 3.31 qui pr´esente diff´erentes photos prises du BSM pris `a travers le verre une fois coll´e. Apr`es les avancements dans les techniques de collage et la disponibilit´e des support temporaires en aluminium, les montages pour collage de lamin´e ont ´et´e ajust´es pour appuyer directement sur le site de brasure (sch´emas des figures 3.23c et 3.23d). Comme il n’est pas possible de voir l’´etat du collage comme on peut le voir `a travers le verre lorsqu’on utilise une plaque d’aluminium, des r´esultats plus d´etaill´es de qualit´e de collage sont pr´esent´es dans les sections 3.7 et 4.3.

Une deuxi`eme approche de cuisson du BB305 a aussi ´et´e ´etudi´ee, soit une cuisson par four. Ceci pourrait simplifier les cuissons avant collage et assurer une meilleure uniformit´e en temp´erature. La figure 3.32 sch´ematise les deux diff´erentes approches. Tandis que l’ap- proche par four requiert un retour `a temp´erature pi`ece avant collage, les thermoplastiques ont la propri´et´e de pouvoir ˆetre chauff´es `a plusieurs reprises sans d´eterioration, comme pr´esent´e `a la section 2.4.3. Pour compenser le retour `a temp´erature pi`ece, un collage `a 230 ◦C a ´et´e choisi. Ceci limite la d´eformation des chip bumps et augmente les chances d’un bon mouillage entre le support et le lamin´e. Comme montr´e pr´ec´edemment, les chip

3.5. PROCESSUS DE CUISSON ET COLLAGE DE LAMIN´ES AUX SUPPORTS

TEMPORAIRES 67

(a) (b) (c) (d)

(e) (f) (g) (h)

Figure 3.31 Photos prises `a travers le verre sur le BSM d’un lamin´e coll´e sur une plaque de verre. Les r´egions sans bulles telles que la figure f correspondent `

a un collage satisfaisant alors que les r´egions avec bulles correspondent `a un collage partiel.

Pour confirmer l’efficacit´e de la cuisson par four, des tests d’analyse sur le degr´e de cuisson des adh´esifs ont ´et´e effectu´es. Un des appareils utilis´e pour cette mesure est un calorim`etre diff´erentiel `a balayage, soit un CDB (ou differential scanning calorimetry, ou DSC en anglais). Cet appareil permet d’´etudier les ´echanges de chaleur entre un ´echantillon cuit pr´ealablement et une r´ef´erence du mˆeme adh´esif pr´epar´e en avance par le mˆeme appareil. Si la r´eponse de l’´echantillon d´ej`a cuit n’est pas affect´ee par le balayage en temp´erature, la polym´erisation est compl`ete. La figure 3.33 pr´esente les tests de CDB sur le BB305 et r´ev`elent ici une polym´erisation compl`ete du BB305. L’´echantillon d´ej`a cuit n’absorbe ou n’´emet pas d’´energie synonyme de polym´erisation et valide l’utilisation du four pour sa cuisson.

Par la suite, des tests de collage ont aussi ´et´e faits `a l’aide d’un four. La figure 3.34 pr´esente le montage de collage pr´epar´e dans un four. Il faut bien sˆur s’assurer que la pression est appliqu´ee ad´equatement sur l’´echantillon pour obtenir un bon collage. Ces tests ont donn´e des r´esultats de collage aussi concluants que lorsqu’effectu´es par plaque chauffante. La cuisson et le collage par four a donc ´et´e retenu pour l’´evaluation m´ecanique du BB305 ainsi que pour le collage sur support temporaire.

Figure 3.32 Sch´ematisation de la proc´edure de cuisson par plaque chauffante et par four du BB305.

Figure 3.33 R´eponse en flux de chaleur lors des tests de CDB du BB305 avec ´echantillon pr´epar´e dans un four.