Assemblage et interconnexion de composant électro-optique au-dessus de 100 GHz

Résumé

La demande croissante en termes de débits de données dans les liaisons haut débit modernes force les ingénieurs et physiciens oeuvrant dans le domaine des communications à concevoir de nouveaux systèmes opérant dans les THz, et ce, avec de très large bande passante. Au cours des dernières décennies, les composants sur semiconducteurs ont atteint de nouveaux sommets en termes de fréquence limite d’opération en franchissant la barre des 100 GHz. De plus, les modulateurs optiques atteignent désormais des bandes passantes de modulation à grand signal supérieure à 100 GHz sur silicium hybride photonique. Toutefois, le principal défi auquel ces systèmes sont actuellement confrontés est le manque d’interconnexions large bande efficaces. La technique d’encapsulation conventionnelle qu’est la liaison par fils n’est vraisemblablement plus la solution d’interfaçage approprié aux ondes millimétriques en raison d’un fort comportement inductif forçant une utilisation en bande étroite ou causant une dégradation des performances large bande. Heureusement, d’autres technologies, comme celle de la puce retournée, semblent très prometteuses. En effet, de nombreuses transitions par puces retournées large bande de DC jusqu’au-delà de 100 GHz ont été démontrées dans la littérature via l’utilisation de différentes techniques et technologies de billes. Le problème est que plusieurs d’entre elles ne sont pas rentables ou utilisent des processus vraiment complexes qui ne conviennent pas à la production de masse. Toutefois, il existe une technologie de bille qui est très accessible, a une excellente répétabilité, un faible coût et permet une une grande densité de connection. Cette technologie de liaison est la bille d’or empilable et elle est peut-être réalisée très simplement à l’aide d’une machine de liaison par fils conventionnelle. L’un des avantages principaux de cette technique est le fait que les billes d’or peuvent être empilées afin de réduire le comportement capacitif de la transition Flip-Chip et faciliter l’obtention d’une plus grande bande passante avec moins de compensation ou simplement être utilisées comme une option flexible pour satisfaire les besoins de conception. Dans la littérature, de bonnes performances large bande ont été démontrées pour les billes d’or empilées dans les interconnexions puce à puce sur ligne simple au-delà de 100 GHz, mais les transitions puce à boitier et celles sur lignes différentielles restent à démontrer. Ce travail a pour but d’étudier la technologie de billes d’or empilées comme type d’interconnexions puce à boîtier pour des lignes coplanaires simples et différentielles du DC jusqu’à plus de 100GHz. Afin de respecter l’aspect contextualisation, les choix, des substrats du boîtier et de la puce sont le LTCC et le silicium respectivement. Des simulations ondes pleines 3D utilisant HFSS ont été effectués pour l’optimisation et la compensation de manière à trouver les meilleurs candidats. Ensuite, les assemblages expérimentaux de puces retournées ont été caractérisés du DC à 110 GHz à l’aide de sondes RF. Finalement, des règles de conception ont été extraites pour guider les futurs concepteurs souhaitant utiliser cette technologie.

Date	10 juin 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Dominic Deslandes (Directeur(-trice))