Interconnexion d'un dispositif CZT avec adhésifs électriquement conducteurs par radiation infrarouge

Abstract

Ce mémoire de maitrise synthétise notre projet de recherche qui portait sur l’interconnexion microélectronique du CZT avec adhésifs électriquement conducteurs (AEC) polymérisés par radiation infrarouge comme alternative à la polymérisation par convection (four). L’objectif est de pallier certains inconvénients du mode de polymérisation par four des AECs, comme une polymérisation insuffisante, des résistivités électriques élevées, des durées de cuisson longs aux basses températures notamment et un enjeu de stress thermique aux hautes températures à l’interface CZT/Métal qui pourrait également engendrer un courant de fuite important au sein du CZT.

Nous avons démontré au cours du projet que les AECs peuvent se faire polymériser par une radiation infrarouge. Mieux encore, les différents tests de caractérisation que nous avons menés démontrent un avantage réel du mode de polymérisation par infrarouge comparativement au mode de polymérisation par four. L’IR réduit considérablement les durées de polymérisations des ECAs que nous avons étudié dans des proportions qui vont jusqu’à 70% aux basses tout en offrant des résistivités volumétriques raisonnables là où le four n’était pas concluant. De plus, les tests préliminaires d’interconnexion du CZT avec AECs par radiation IR que nous avons effectué semblent soutenir la faisabilité d’un tel processus pour des applications flip-chip de notre partenaire industriel IBM. Ce qui fait de l’IR une alternative pertinente à la cuisson par four des AECs.

Abstract: This master's thesis synthesizes our research project that focused on the microelectronic interconnection of a CZT device with electrically conductive adhesives (AEC) using an infrared radiation cure as an alternative to the convective (oven) cure. The objective is to overcome certain shortcomings of the oven approach to curing AECs, such as insufficient polymerization, high electrical resistivities, long curing times at low temperatures and the risk of thermal stress at high temperatures at the CZT / Metal interface, possibly accompanied by a significant leakage current within the CZT. We demonstrated during the project that AECs can indeed be effectively polymerized by infrared radiation. Better still, the various characterization tests that we have carried out demonstrate a distinct advantage of the infrared polymerization mode as compared to the oven mode. Specifically, the infrared mode dramatically reduces the polymerization times of the ACEs we have studied by as much as 70% while enabling acceptable volumetric resistivities at temperatures where the oven mode was inconclusive. In addition, the preliminary CZT interconnection tests we performed appear to support the feasibility of such a process for flip-chip applications from our industrial partner IBM. This makes the infrared radiation cure technique a relevant alternative to oven curing of AECs.