Performances en matière de fatigue thermique des composants micro-électroniques
Compte tenu des dernières tendances de la micro-électronique, essentiellement liées à une poursuite de la miniaturisation à l'échelle nanométrique, des recherches préalables sur les fatigues thermique et mécaniques des matériaux électroniques sont désormais indispensables. Divers manques d'homogénéité, ainsi que les tensions résiduelles liées au processus de fabrication et à des conditions ambiantes particulièrement agressives contribuent au clivage des interfaces et à la fatigue des interconnexions au niveau des soudures. Étant donné l'absence actuelle de méthodologie de test standard, une méthodologie de test a été associée, dans le cadre du projet MEVIPRO, à des simulations numériques afin d'évaluer ce mode de défaillance. Conçue pour permettre les recherches expérimentales sur la déformation des matériaux composites soumis à des charges de cisaillement liées à la chaleur, cette méthodologie a logiquement été baptisée «Test de cisaillement avec recouvrement thermique». Ce test est basé sur l'écart thermique d'un échantillon de cisaillement avec recouvrement, contenant un joint à forme aléatoire et monté sur un cadre de chargement à coefficient d'expansion thermique légèrement différent. Il vise à rendre visible la déformation et la dégradation de la surface du joint à l'aide d'observations microscopiques ou de fournir des mesures in situ par le biais de la méthode MicroDAC. L'analyse microscopique in situ de la surface du joint de déformation permet l'observation des déformations locales à différentes températures, qui peut aussi prendre la forme d'une séquence vidéo reflétant les mouvements des microstructures locales. Elle constitue la principale méthode de comparaison de la propagation des fissures liées à la fatigue par rapport à celle obtenue par l'analyse des éléments finis, ainsi que de comparaison avec les simulations numériques. Ce test peut s'appliquer tant aux chargements statiques, induits par différents cycles de chauffage et de refroidissement, qu'au chargement thermique cyclique dans la chambre de température du microscope. Il a été utilisé par les chercheurs du FhG-IZM pour analyser la déformation et le comportement en cas de défaillances des échantillons de SnPb-, SnAg- et SnAgCu à différentes étapes des tests de cycle thermique. Cette méthodologie, qui associe expériences et calculs numériques, s'est avérée universellement applicable aux études sur la dégradation des soudures due à la fatigue dans le cas des éléments d'alliages parasites, des adhésifs électroniques et de nombreux autres composants.
