Pierre ROUMANILLE, ingénieur de recherche à l’IRT Saint Exupéry, travaillant sur la durabilité des matériaux d’assemblage pour les applications électroniques, s’est démarqué durant l’ESREF 2021. Le 7 Octobre, il a remporté le prix du Best Paper Award pour son article scientifique qui traitait le sujet de l’analyse de fiabilité et de défaillance du packaging et de l’assemblage sans plomb, et qui est étudié au sein du projet FELINE de l’IRT Saint Exupéry, rattaché à l’axe Technologies Plus Vertes.
ESREF 2021
Du 4 au 7 Octobre 2021 la 32ème édition de l’ESREF s’est déroulée à Bordeaux. Cet événement a permis à des participants internationaux de se réunir pour échanger sur les développements récents et futurs pour la fiabilité et l’analyse des composants micro et nano électroniques.
Pour les équipementiers et les sociétés de services, toujours à la recherche d’expertise et de moyens d’analyse toujours plus performants, c’était également l’occasion de venir à la rencontre de chercheurs et d’industriels.
RESUME DE SON ARTICLE SCIENTIFIQUE :
L’évaluation de la fiabilité des brasures en packaging électronique implique la compréhension du lien entre leur mécanisme de défaillance et l’environnement thermique et mécanique. Ce travail s’intéresse à l’impact d’un prévieillissement isotherme sur la durée de vie en fatigue thermomécanique des brasures SnAgCu dans les composants BGA.
Les durées de vie mesurées sont mises en perspective avec une analyse de défaillance et des caractérisations microstructurales. Le vieillissement isotherme a pour effet principal de générer une coalescence importante des précipités intermétalliques dans les joints brasés. La durée de vie en cyclage thermique est légèrement diminuée par un vieillissement prolongé à 100°C tandis alors qu’une exposition à 150°C l’a prolongée. La recristallisation de l’étain et la coalescence des précipités ont conduit à une fissuration intergranulaire dans les brasures, ce qui constituait le principal mode de défaillance.
Cependant, des fissures dans le matériau du circuit imprimé ont également été constatées et sont majoritairement présentes dans les échantillons défaillants qui avaient été préalablement vieillis à 150°C. Afin d’expliquer l’augmentation inattendue de la durée de vie des brasures, il est suggéré que la dégradation préalable du matériau du PCB à une température proche de sa transition vitreuse facilite sa fissuration en cyclage thermique et réduit les contraintes exercées sur les brasures.
PROJET FELINE
Le projet FELINE est le fruit de la collaboration entre l’IRT Saint Exupéry, le laboratoire IMS à Bordeaux et l’entreprise Elemca à Toulouse.
Les objectifs du projet FELINE :
- Évaluation de la fiabilité des composants COTS (jusqu’au niveau de la carte)
- Méthodologie d’analyse des risques basée sur des modèles et des données
- Gestion de l’obsolescence au niveau des composants par des outils numériques
- Immunité aux rayonnements naturels des composants COTS.
Le succès ne s’arrête pas là pour Pierre. Son prix lui a valu un ticket d’entrée pour effectuer une présentation à l’IRPS 2022 (International Reliability Physics Symposium) qui se tiendra à Dallas au Texas.
Liste des publications scientifiques de Pierre ROUMANILLE
Evaluation of thermomechanical fatigue lifetime of BGA lead-free solder joints and impact of isothermal aging
P. Roumanille, E. Ben Romdhane, S. Pin, P. Nguyen, J.-Y. Delétage, A. Guédon-Gracia, H. Frémont,
Microelectronics Reliability, 2021, p. 114201
From early microstructural evolution to intergranular crack propagation in SAC solders under thermomechanical fatigue
E. Ben Romdhane, P. Roumanille, A. Guédon-Gracia, S. Pin, P. Nguyen, H. Frémont
Microelectronics Reliability, 2021, p. 114288
Early microstructural indicators of crack initiation in lead-free solder joints under thermal cycling
Ben Romdhane, E., Roumanille, P., Guédon-Gracia, A., Pin, S., Nguyen, P., & Frémont, H.
2021 IEEE 71st Electronic Components and Technology Conference (ECTC) (pp. 2293-2301). IEEE.
Impact of crystalline orientation of lead-free solder joints on thermomechanical response and reliability of ball grid array components
Ben Romdhane, E., Guédon-Gracia, A., Pin, S., Roumanille, P., & Frémont, H.
Microelectronics Reliability, 2020, vol. 114, p. 113812.
Nouvelle méthode d’élaboration de brasures SAC-X et étude en vieillissement accéléré
Séminaire CNES « Avancées sur les assemblages et brasures sans-plomb », 2019
Bi2(C2O4)3.7H2O and Bi(C2O4)OH Oxalates Thermal Decomposition Revisited. Formation of Nanoparticles with a Lower Melting Point than Bulk Bismuth in Oxygen-Poor Atmospheres
P. Roumanille, V. Baco-Carles, C. Bonningue, M. Gougeon, B. Duployer, P. Monfraix, H. Le Trong, P. Tailhades
Inorganic Chemistry, 56(16), 2017, 9486-9496
Developing new joining materials for low-temperature electronics assembly
P. Roumanille, V. Baco, C. Bonningue, M. Gougeon, P. Tailhades, P. Monfraix
IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC), Toulouse, 2016, pp. 1-2