PROJET LEAF

Des lasers de pointes pour l’encapsulation avancée des systèmes électroniques

Micro-usinage laser de précision pour le packaging fonctionnel et l’intégration des systèmes électroniques

Pourquoi le micro-usinage au laser ?

Le micro-usinage laser émerge comme une technologie clé dans le secteur de l’industrie électronique pour structurer, ablater, graver, découper, percer une large gamme de matériaux aussi divers que les, les métaux, les plastiques et cristaux semi-conducteurs. Parmi les avantages décisifs du laser à impulsions ultra-courtes, on peut citer la réduction de la zone affectée par la chaleur ainsi que la vitesse et la polyvalence des boucles de prototypage rapide. La sélectivité de l’ablation entre les matériaux peut être obtenue grâce à une sélection appropriée de la longueur d’onde, de la durée d’impulsion, de la fréquence de répétition des tirs et de la vitesse du faisceau.

Equipements de micro-usinage

Les équipements de micro-usinage associés au Projet LEAF forment un ensemble original au niveau international pour les raisons suivantes :

• Instruments technologiques customisés embarquant notamment une source laser impulsionnelle femtoseconde ou une instrumentation de lithographie multi-photons,
• Positionnement stratégique par l'introduction de techniques de microstructuration laser dans le domaine du packaging microélectronique, photonique et nano-biosystèmes apportant l’avantage concurrentiel des développements en boucles courtes,
• Renforcement des collaborations industrielles au sein de laboratoires communs comme celui avec STMicroelectronics pour l’Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN) et celui avec ESSILOR pour le Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes (LAAS)
• Intégration à la plateforme nationale RENATECH, rendant les équipements accessibles aux partenaires académiques et industriels, qu’ils soient nationaux et étrangers.
Illustration des travaux de micro-usinage pour le packaging de fonctions électroniques avancées

Focus sur l'interposeur

L’interposeur est un type de boitier embarquant des fonctions optiques (guides, miroirs, multi/démultiplexeur) et électriques (guides coplanaires) structurées par laser.
Fabrication d’interposeurs en verre destinés à l’intégration de transceivers électro-optiques haut débit (400 Gbits/s) utilisés dans les data-centers. Collaboration IEMN-STMicroelectronics.

Des lasers nano et femtoseconde

Deux équipements de microstructuration sont disponibles, fonctionnant respectivement dans les régimes d’impulsion laser nanoseconde et femtoseconde. La source nanoseconde est principalement utilisée pour les étapes de découpe qui impliquent l’enlèvement de matière et qui nécessitent des impulsions de forte puissance et de grande énergie à un taux de répétition relativement faible. Pour répondre à une large gamme de matériaux, cette source fonctionne dans l’ultraviolet. À l’inverse, la source laser femtoseconde est consacrée à des travaux de micro-usinage beaucoup plus fins pour lesquels les briéveté des impulsions éliminent les contraintes et les effets de dégradation thermique . L’équipement femtoseconde comporte trois longueurs d’onde allant de l’infrarouge à l’ultraviolet (1030, 515 et 343 nm), une durée d’impulsion de 300fs et un taux de répétition jusqu’à 2MHz.

Résultats et impact du projet LEAF

Le projet LEAF a généré une centaine de produits de publication et a apporté son support aux travaux de 46 Doctorants et Post-Docs de l’IEMN et du LAAS. Un poste d’ingénieur d’étude CNRS a été créé pour répondre aux demandes de réalisations technologiques. LEAF a également accompagné plus de 60 projets collaboratifs (ANR, H2020, DGE, Région, ERC…) dont une douzaine étaient focalisés sur les technologies de micro-usinage et de lithographie appliquées aux objectifs des laboratoires communs. Plus de 30 partenariats académiques et 25 partenariats industriels ont été noués au travers de projets ou de prestations technologiques. Près de 400 et 200 opérations de micro-usinage ont été respectivement réalisées dans le cadre de demandes internes et externes à l’IEMN. Dans son sillage, LEAF a également créé un effet d’entrainement attirant des financements complémentaires (FEDER, RENATECH, CPER…) qui ont permis l’acquisition de 12 pièces d’équipements. Le tout aboutissant à patrimoine de nouveaux équipements avoisinant les 3,5 M€ au sein des deux laboratoires.

 

Laboratoire de rattachement

CONTACT

Emmanuel Dubois