Connecter des piles de puces

La miniaturisation continue de l'électronique s'explique par la volonté d'intégrer toujours plus de fonctionnalités, dans un volume toujours plus réduit. La poursuite de cette miniaturisation exigera de changer de concept, par exemple en superposant les couches de semi-conducteurs, ce qui exige une technique fiable pour les connecter électriquement. En outre, l'intégration impose de diminuer la résistance thermique pour augmenter la densité des connexions ainsi que la fiabilité des dispositifs soumis à des contraintes thermiques et mécaniques.

La manque d'une telle technique a empêché de poursuivre la miniaturisation, conduisant des scientifiques à lancer le projet HYPERCONNECT, financé par l'UE. Le projet met au point un tout nouveau processus pour réaliser les connexions. Ces connexions sont composites et faites de nanoparticules, de polymères et d'une charge. Elles sont réalisées en appliquant une suspension de nanoparticules puis en évaporant le solvant. Le pontage capillaire entraîne l'auto-assemblage des nanoparticules, formant des «ponts» entre les structures de taille micrométrique.

Les scientifiques ont conduit des tests et sélectionné une charge de nanoparticules d'alumine (oxyde d'aluminium) pour les ponts diélectriques. Ils ont tamisé les nanoparticules pour obtenir une répartition plus uniforme des tailles et des formes, et les ont fournies à tous les partenaires. L'équipe a aussi mis au point une nouvelle formulation de résine époxyde pour le remplissage, avec des propriétés spéciales, absentes des produits commercialisés.

Les chercheurs étudient la meilleure manière de déposer les nanoparticules pour optimiser la formation de ponts. Ils conduisent des expériences sur le traitement des particules de la charge, le positionnement et l'immobilisation des matériaux, et sur la formation des ponts.

Les travaux sur les matériaux et les techniques sont soutenus par la modélisation et par une campagne rigoureuse de caractérisation expérimentale. Les expériences apportent des connaissances sur les mécanismes de chargement et de défaillance pour la durée de vie d'un produit, ce qui facilite la conception et l'évaluation de la fiabilité. Des simulations ont répondu aux nouveaux besoins des travaux de développement, et soutenu le travail de modélisation de la durée de vie, basé sur la physique des défaillances. Les évaluations du cycle de vie orientent le choix de matériaux favorables pour l'économie et l'environnement.

HYPERCONNECT compte proposer une meilleure technique de connexion entre plusieurs matériaux, avec une conductivité thermique décuplée et une fiabilité quintuplée. Ceci facilitera la réalisation d'architectures de puces superposées et la poursuite de la miniaturisation, positionnant l'UE en tête d'une quête technique majeure.