Caractérisation mécanique et microstructurale des adhésifs thermiques utilisés dans les assemblages de microélectronique

• Main Author: Gosselin, Mathilde
• Other Authors: [non identifié]
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2009
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1488

L'usine d'IBM Bromont se spécialise dans l'assemblage de processeur d'ordinateur. Les processeurs des ordinateurs sont soumis à des variations de température lorsqu'ils sont en fonction. Ceci cause des contraintes mécaniques dans le processeur et l'adhésif servant à relier le dissipateur thermique à la puce électronique et finit par occasionner des problèmes thermiques. Une bonne compréhension des phénomènes de l'adhésion et des types de contraintes mécaniques impliquées lors des variations de température est essentielle pour bien définir la problématique. En caractérisant les propriétés mécaniques et la microstructure de l'adhésif thermique ainsi que l'influence de l'environnement, il est possible d'analyser et de prédire le comportement de celui-ci dans un processeur. Le premier chapitre de cette étude présente la problématique vécue dans les assemblages de microélectronique. Les chapitres II, III et IV expliquent la théorie de l'adhésion des adhésifs et des méthodes de caractérisation. La méthodologie utilisée ainsi que les méthodes de calcul sont présentées dans le chapitre V. Les résultats montrés dans le chapitre VI se divisent en deux parties. D'abord, l'analyse de la microstructure, des propriétés chimiques et thermomécaniques de l'adhésif permettent de comprendre les deux matériaux étudiés. La détermination du meilleur traitement de surface pour chacun des adhésifs et la compréhension des phénomènes d'adhésion de même que l'influence de la cuisson et autres paramètres sur l'essai de cisaillement permettent de caractériser le comportement mécanique de l'adhésif thermique. La mécanique de rupture ajoute des informations sur la résistance à la propagation de fissure en mode I. En deuxième partie, l'influence de l'environnement sur les propriétés mécaniques en cisaillement et ceux de la mécanique de rupture permet de mesurer la dégradation que subit l'adhésif thermique dans un processeur. L'effet de l'humidité, de la température ainsi que du cyclage thermique simule la dégradation que subit l'adhésif thermique. Les deux adhésifs utilisés étaient des élastomères ayant des niveaux de réticulation différente. La caractérisation de l'adhésif permet de supposer que la résine utilisée est la même pour les deux adhésifs, soit le diméthylsiloxane. La forme des particules du renfort de l'adhésif no 1 est sphérique et de dimension fort variable. Le renfort de l'adhésif no 2 est plus petit et très bien dispersé dans la matrice. Le meilleur traitement de surface est l'acide nitrique (70% v/v) durant 3h suivi d'un plasma de 20 min. pour l'adhésif no 1 et d'un plasma de 20 min. pour l'adhésif no 2. L'adhésif no 2 a une meilleure résistance au cisaillement et à la propagation de fissure que l'adhésif no 1. L'essai de poutre double corrigée et encastrée ne s'est pas avéré un meilleur choix que l'essai de poutre double encastrée. L'adhésif no 1 est sensible à l'humidité sous forme aqueuse alors que l'adhésif no 2 est sensible à la température. La résistance à la propagation de fissure est nulle après 1082 cycles pour l'adhésif no 1 et 1407 cycles pour l'adhésif no 2. La dégradation de l'humidité est observable par mesure acoustique. Les conclusions majeures et les futurs travaux qui pourraient enrichir cette étude sont présentés dans le dernier chapitre. De manière sommaire, on peut conclure que cette étude a permis de caractériser et comparer deux adhésifs thermiques. Le comportement mécanique des adhésifs est très lié à sa microstructure et à son niveau de réticulation. L'essai de cisaillement permet d'obtenir la courbe de cisaillement, la résistance maximale, le module de rigidité, l'énergie de déformation et l'allongement à la rupture. L'énergie critique de propagation de fissure est une méthode applicable et valable pour les élastomères.