Structuration laser de circuits d'interconnexion 3D

Microcertec S.A.S est l’un des rares fabricants à posséder ce savoir-faire unique.
La technologie d'ablation laser permet de développer des supports de circuits d’interconnexion qui ne peuvent pas être fabriqués par des techniques de microélectronique classiques basées sur la photolithographie et l’attaque chimique. Ce type de produit résulte de la combinaison des techniques d'usinage de précision des céramiques et de l'ablation laser des couches minces de métallisation. Nous appelons ce concept "circuit d'interconnexion tridimensionnel ou CI3D". Il converge, avec celui des dispositifs d’interconnexion 3D plastiques(3DMID), vers la technologie de la mécatronique.

Il en résulte une très grande sélectivité de gravure: le retrait de matière se limite latéralement à la dimension du spot laser et en profondeur à une fraction de micron. La très haute fréquence de tir du laser permet d’autre part de balayer le faisceau à plusieurs centaines de millimètre par seconde via un scanner (système optique à base de miroirs oscillants).

Le procédé requiert un équipement dédié. Celui de Microcertec est composé d’un laser à fibre émettant dans l’IR des impulsions contrôlés en durée de 10 à 200 nanosecondes. Focalisé sur la pièce, le faisceau réalise des gravures de moins de 50µm de large, et se pilote par un scanner d’une précision de quelques microns. Le traitement d’une pièce 3D nécessite le déplacement des différents plans à graver par un système multi-axes motorisés, dont la répétabilité garantit une précision de raccordement des gravures entre les plans adjacents à moins de 10 µm. Ainsi, avec cet équipement, les circuits d’interconnexion peuvent ainsi être conçu avec des pistes de largeur minimum de 100 µm ( 50µm en plan) sur des pièces en forme d'équerre, cubique, cylindrique ou encore sphérique.

Cette technologie est robuste et fiable par la simplicité du procédé, la qualité microélectronique de la métallisation et l’emploi de la céramique (alumine ou nitrure d’aluminium) appréciée ici pour ses propriétés de stabilité dimensionnelle et d’isolant électrique. Le procédé est particulièrement bien adapté au prototypage rapide de circuits microélectroniques du fait des faibles coûts d’outillage, et de la flexibilité au changement de design qui ne nécessitent qu’un travail de programmation. Le concept offre une grande liberté de conception pour le placement des composants dans l’espace et l’association monolithique de fonctions mécaniques et électroniques. La capacité de production dépend du design de la pièce, et peut représenter jusqu’à plusieurs milliers de pièces par mois.

Les raisons d’utiliser ce type de circuit sont motivées par la performance sur le plan fonctionnel et/ou de la fiabilité du module électronique. La robustesse et la précision du CI3D sur base céramique justifient pleinement leur utilisation dans des applications en environnements sévères dans les domaines spatial, aéronautique, militaire, scientifique et médical. Ces CI3D permettent à l’utilisateur d’intégrer généralement des puces microélectroniques de type MEMS, calculateur, CCD, LED…pour réaliser des fonctions de capteurs.