Etude de structures de composants micro-électroniques innovants (3D) : caractérisation, modélisation et fiabilité des démonstrateurs 3D sous sollicitations mécaniques et thermomécaniques

par Soufyane Belhenini

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Abdellah Tougui.

Le président du jury était Marc Lethiecq.

Le jury était composé de Chantal Leborgne, Jean Lerbet, Stéphane Moreau.

Les rapporteurs étaient Fabrice Bremand, Hélène Fremont.


  • Résumé

    Cette étude constitue une contribution dans un grand projet européen dénommé : 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). La fiabilité mécanique et thermomécanique des composants 3D a été étudiée par des essais normalisés et des simulations numériques. L’essai de chute et le cyclage thermique ont été sélectionnés pour la présente étude. Des analyses de défaillance sont menées pour compléter les approches expérimentales. Les propriétés mécaniques des éléments constituant les composants ont fait l’objet d’une compagne de caractérisation complétée par des recherches bibliographiques. Les simulations numériques, dynamiques transitoires pour l’essai de chute et thermomécanique pour l’essai de cyclage thermique, ont été réalisées pour une estimation numérique de la tenue mécanique des composants. Les modèles numériques sont utilisés pour optimiser le design des composants et prédire les durées de vie en utilisant un modèle de fatigue.

  • Titre traduit

    Structures study of innovative (3D) microelectronic components : characterization, modeling and reliability of 3D demonstrators under mechanical and thermo-mechanical loading


  • Résumé

    This work establishes a contribution in an important European project mentioned 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). The mechanical and thermomechanical reliability of 3D microelectronic components are studied by employing standardized tests and numerical modeling. The board level drop test and thermal cycling reliability tests are selected for this study. Failures analysis has been used to complete the experimental study. The mechanical properties of elements constituting the microelectronic components were characterized using DMA, tensile test and nanoindentation. Bibliographical researches have been done in order to complete the materials properties data. Numerical simulations using submodeling technique were carried out using a transient dynamic model to simulate the drop test and a thermomechanical model for the thermal cycling test. Numerical results were employing in the design optimization of 3D components and the life prediction using a fatigue model.


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