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ALTERNANCE DE 3 ANS CYLCE INGENIEUR DANS LE DOMAINE DE PACKAGING SOUS VIDE DE MICROBOLOMETRES
Poste :
LYNRED est leader mondial en matière de conception et de production de technologies infrarouges de haute qualité pour applications spatiales, de défense et commerciales. Leur vaste portefeuille de détecteurs infrarouges couvre l'ensemble du spectre depuis le proche infrarouge jusqu'à l'infrarouge lointain. Les produits du Groupe sont intégrés dans les équipements infrarouges commerciaux de grandes marques vendues en Europe, en Asie et en Amérique du Nord. Le Groupe est le premier fabricant européen de détecteurs infrarouges déployés dans l'espace.
EN QUOI CONSISTE LE POSTE ?
Le marché des détecteurs à IR non refroidis, partie intégrante de l'industrie du MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System), repose chez LYNRED sur la technologie clé de dispositifs de micro-bolomètres sensibles au rayonnement à IR par effet thermistance. Ce marché poursuit sa forte croissance depuis une dizaine d'années : de nouvelles applications ont pu être captées par une simplification des procédés de fabrication, une meilleure maîtrise des rendements et une réduction des coûts de fabrication des composants.
Les nouveaux besoins de ce marché nécessitent à présent d'apporter de nouvelles fonctions au plus proche du détecteur à IR tout en accompagnant la miniaturisation et la réduction des coûts de fabrication et en maintenant les exigences de fiabilité. Des composants avec grande résolution seront aussi nécessaires pour des applications haut-de-gamme. La technologie packaging des composants à IR adoptée par les acteurs du marché visé repose à présent sur une technique d'encapsulation dite WLP (Wafer Level Packaging) où l'encapsulation de la matrice de détecteurs est réalisée au niveau d'un wafer silicium. Pour les nouveaux marchés, la technologie packaging devra (1) permettre de réaliser le vide des dans des volumes de plus en plus réduits, (2) de fonctionnaliser le pixel par le capot d'encapsulation (3) et d'encapsuler des composants de grands formats donc de grande taille ( > 100 mm²).
1) Les procédés d'encapsulation sous vide de détecteurs à IR, nécessitent de faire le vide (proche de 10-2 mbar) dans des volumes de plus en plus infimes (de l'ordre du µlitre) à l'aide d'un matériau getter qui a pour fonction de pomper les gaz résiduels dans la cavité. Les phénomènes de dégazage de surfaces et de sorption du getter sont encore loin d'être connus et nécessitent des études poussées associées à des nouvelles techniques de scellement sous vide, de nouveaux matériaux getter et de nouvelles générations de µbolomètres. A terme, il sera donc nécessaire d'établir des modèles et des règles de conception afin de mieux anticiper les futurs développements.
2) Une fois le vide réalisé dans des volumes en deçà du µlitre, une fonctionnalisation des pixels sera alors permise pour réaliser des capteurs avec d'autres fonctions que la détection d'un rayonnement IR. Par ex. un composant pourra être capable de faire de la détection multi-spectrale, d'être sensible à la lumière polarisée, de focaliser la lumière sur un pixel pour augmenter sa sensibilité, …Ces nouvelles fonctions pixels au niveau du capot devrons faire l'étude de simulations EM, de règles conception et de mise au point de procédés de fabrication. De plus, une miniaturisation accrue de la matrice de détecteurs par la réduction du pas ou/et du format du détecteur permettra également d'intégrer des fonctions optiques bas coût, tels que des lentilles en Si ou verres de chalcogénures, au plus proche des détecteurs.
3) Pour des applications haut-de-gamme nécessitant une grande résolution d'image, l'intégration de puces grande taille (>10x10 mm²) sera nécessaire avec des règles de conception de plus en plus exigeantes (par ex. réduction de l'empreinte des anneaux de scellement au niveau du détecteur, intégration sur un circuit CMOS plus fragile mécaniquement,…). Dans ces conditions, les contraintes thermomécaniques induites par la technique de scellement nécessiteront des études de simulation pour mieux anticiper les règles de conception qui pourront par la suite être validés sur des véhicules de test à définir.
Première année : il s'agira de se familiariser avec le domaine spécifique du packaging sous vide de micro-bolomètres qui fait appel à différentes disciplines comme les techniques de vide, des techniques de scellement hermétique (par soudure, brasure, thermocompression,…). Le principe de détection à IR non refroidie sera également abordé. Des études dans un environnement salle blanche seront exécutées pour caractériser le dégazage de composants et matériaux getter qui se présentent sous forme de couches minces métalliques dans des fours sous vide. Une étude préliminaire des contraintes thermomécaniques induites par le joint de scellement métallique et la différence de pression sur des matrices de grand format pourra être initiée.
Deuxième année : l'étude des phénomènes de dégazage des sous-ensembles sera poursuivie après avoir maîtrisé la technique indispensable dite RGA (pour Residual Gas Analysis) afin de préparer des modèles de dégazage qui seront confrontés à des modèles théoriques. Un véhicule de test pourra être conçu pour étudier les contraintes thermomécaniques de matrices grand format en tenant compte de différents paramètres comme la géométrie du joint, l'épaisseur des substrats Si qu'on cherchera à amincir, la température des procédés de scellement… Des études de simulation sur logiciel type Ansys seront également effectuées. Les objets seront préparés pour anticiper des intégrations et caractérisations pour la dernière année.
Troisième année : des modèles de dégazage en fonction de la température de scellement seront élaborés après expérience. Les sous-ensembles conçus et fabriqués en deuxième seront intégrés puis caractérisés pour confirmer les études de simulation antérieures. Des procédés de scellement seront mis au point dans des fours sous vide pour garantir dans un premier l'indispensable herméticité des joints. Des études par microscopie acoustique et métallographie seront sous-traités pour s'en assurer. In fine, des tests d'herméticité seront externalisés pour valider l'herméticité du composant. Des outils de caractérisation seront mis en place pour caractériser par ex. la déformation du capot, la tenue mécanique des joints de scellement (par traction ou cisaillement,…). La fiabilité des objets sera aussi éprouvée par des tests environnementaux (chocs thermiques et mécaniques).
EN QUOI CONSISTE LE POSTE ?
Le marché des détecteurs à IR non refroidis, partie intégrante de l'industrie du MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System), repose chez LYNRED sur la technologie clé de dispositifs de micro-bolomètres sensibles au rayonnement à IR par effet thermistance. Ce marché poursuit sa forte croissance depuis une dizaine d'années : de nouvelles applications ont pu être captées par une simplification des procédés de fabrication, une meilleure maîtrise des rendements et une réduction des coûts de fabrication des composants.
Les nouveaux besoins de ce marché nécessitent à présent d'apporter de nouvelles fonctions au plus proche du détecteur à IR tout en accompagnant la miniaturisation et la réduction des coûts de fabrication et en maintenant les exigences de fiabilité. Des composants avec grande résolution seront aussi nécessaires pour des applications haut-de-gamme. La technologie packaging des composants à IR adoptée par les acteurs du marché visé repose à présent sur une technique d'encapsulation dite WLP (Wafer Level Packaging) où l'encapsulation de la matrice de détecteurs est réalisée au niveau d'un wafer silicium. Pour les nouveaux marchés, la technologie packaging devra (1) permettre de réaliser le vide des dans des volumes de plus en plus réduits, (2) de fonctionnaliser le pixel par le capot d'encapsulation (3) et d'encapsuler des composants de grands formats donc de grande taille ( > 100 mm²).
1) Les procédés d'encapsulation sous vide de détecteurs à IR, nécessitent de faire le vide (proche de 10-2 mbar) dans des volumes de plus en plus infimes (de l'ordre du µlitre) à l'aide d'un matériau getter qui a pour fonction de pomper les gaz résiduels dans la cavité. Les phénomènes de dégazage de surfaces et de sorption du getter sont encore loin d'être connus et nécessitent des études poussées associées à des nouvelles techniques de scellement sous vide, de nouveaux matériaux getter et de nouvelles générations de µbolomètres. A terme, il sera donc nécessaire d'établir des modèles et des règles de conception afin de mieux anticiper les futurs développements.
2) Une fois le vide réalisé dans des volumes en deçà du µlitre, une fonctionnalisation des pixels sera alors permise pour réaliser des capteurs avec d'autres fonctions que la détection d'un rayonnement IR. Par ex. un composant pourra être capable de faire de la détection multi-spectrale, d'être sensible à la lumière polarisée, de focaliser la lumière sur un pixel pour augmenter sa sensibilité, …Ces nouvelles fonctions pixels au niveau du capot devrons faire l'étude de simulations EM, de règles conception et de mise au point de procédés de fabrication. De plus, une miniaturisation accrue de la matrice de détecteurs par la réduction du pas ou/et du format du détecteur permettra également d'intégrer des fonctions optiques bas coût, tels que des lentilles en Si ou verres de chalcogénures, au plus proche des détecteurs.
3) Pour des applications haut-de-gamme nécessitant une grande résolution d'image, l'intégration de puces grande taille (>10x10 mm²) sera nécessaire avec des règles de conception de plus en plus exigeantes (par ex. réduction de l'empreinte des anneaux de scellement au niveau du détecteur, intégration sur un circuit CMOS plus fragile mécaniquement,…). Dans ces conditions, les contraintes thermomécaniques induites par la technique de scellement nécessiteront des études de simulation pour mieux anticiper les règles de conception qui pourront par la suite être validés sur des véhicules de test à définir.
Première année : il s'agira de se familiariser avec le domaine spécifique du packaging sous vide de micro-bolomètres qui fait appel à différentes disciplines comme les techniques de vide, des techniques de scellement hermétique (par soudure, brasure, thermocompression,…). Le principe de détection à IR non refroidie sera également abordé. Des études dans un environnement salle blanche seront exécutées pour caractériser le dégazage de composants et matériaux getter qui se présentent sous forme de couches minces métalliques dans des fours sous vide. Une étude préliminaire des contraintes thermomécaniques induites par le joint de scellement métallique et la différence de pression sur des matrices de grand format pourra être initiée.
Deuxième année : l'étude des phénomènes de dégazage des sous-ensembles sera poursuivie après avoir maîtrisé la technique indispensable dite RGA (pour Residual Gas Analysis) afin de préparer des modèles de dégazage qui seront confrontés à des modèles théoriques. Un véhicule de test pourra être conçu pour étudier les contraintes thermomécaniques de matrices grand format en tenant compte de différents paramètres comme la géométrie du joint, l'épaisseur des substrats Si qu'on cherchera à amincir, la température des procédés de scellement… Des études de simulation sur logiciel type Ansys seront également effectuées. Les objets seront préparés pour anticiper des intégrations et caractérisations pour la dernière année.
Troisième année : des modèles de dégazage en fonction de la température de scellement seront élaborés après expérience. Les sous-ensembles conçus et fabriqués en deuxième seront intégrés puis caractérisés pour confirmer les études de simulation antérieures. Des procédés de scellement seront mis au point dans des fours sous vide pour garantir dans un premier l'indispensable herméticité des joints. Des études par microscopie acoustique et métallographie seront sous-traités pour s'en assurer. In fine, des tests d'herméticité seront externalisés pour valider l'herméticité du composant. Des outils de caractérisation seront mis en place pour caractériser par ex. la déformation du capot, la tenue mécanique des joints de scellement (par traction ou cisaillement,…). La fiabilité des objets sera aussi éprouvée par des tests environnementaux (chocs thermiques et mécaniques).
Profil recherché :
Ecole d'ingénieur en alternance sur 3 ans
Type de contrat :
CDD
Région :
Rhône-Alpes