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Riva, Raphaël. Solution d'interconnexions pour la haute température [en ligne]. Thèse. Villeurbanne : Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 2014. Disponible sur : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0064/these.pdf


Domaine(s) : D19 - Signal, Images et Télécommunications
Indice Dewey : 621.317 072
Langue : Français
Mots-clés : Electrotechnique, Electronique de puissance, Haute température, Puce en carbure de silicium, Frittage d'argent, Conditionnement, Migration d'argent, Electrotechnics, Power electronics, High temperature, SiC on chip, Silver sintering, Packaging, Silver migration



Directeur(s) de thèse : Allard, Bruno
Etablissement de soutenance : INSA de Lyon
Etablissement de co-tutelle : École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique - Lyon
Laboratoire : Institut national des sciences appliquées de Lyon - Lyon, École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique - Lyon, AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications - Lyon, Ecole(s) Doctorale(s) : École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique (Lyon), Partenaire(s) de recherche : AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications (Lyon) (Laboratoire), Ampère (Laboratoire), Autre(s) contribution(s) : Eric Woirgard (Président du jury) ; Bruno Allard, Eric Woirgard, Yvan Avenas, Zoubir Khatir, Cyril Buttay, Marie-Laure Locatelli (Membre(s) du jury) ; Yvan Avenas, Zoubir Khatir (Rapporteur(s))
Numéro national de thèse : 2014ISAL0064
Date de soutenance : 2014

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Résumé français : Le silicium a atteint sa limite d'utilisation dans de nombreux domaines tels que l'aéronautique. Un verrou concerne la conception de composants de puissance pouvant fonctionner en haute température et/ou en haute tension. Le recours à des matériaux à large bande interdite tels que le carbure de Silicium (SiC) apporte en partie une solution pour répondre à ces besoins. Le packaging doit être adapté à ces nouveaux types de composants et nouveaux environnements de fonctionnement. Or, il s'avère que l'intégration planaire (2D), composé de fils de câblage et de report de composants par brasure, ne peut plus répondre à ces attentes. Cette thèse a pour objectif de développer un module de puissance tridimensionnel pour la haute température de type bras d'onduleur destiné à l'aéronautique. Une nouvelle structure 3D originale constituée de deux puces en carbure de silicium, d'attaches par frittage d'argent et d'une encapsulation par du parylène HT a été mise au point. Ses différents éléments constitutifs, les raisons de leur choix, ainsi que la réalisation pratique de la structure sont présentés dans ce manuscrit. Nous nous intéressons ensuite à un mode de défaillance particulier aux attaches d'argent fritté : La migration d'argent. Une étude expérimentale permet de définir les conditions de déclenchement de cette défaillance. Elle est prolongée et analysée par des simulations numériques.


English abstract : Silicon has reached its usage limit in many areas such as aeronautics. One of the challenges is the design of power components operable in high temperature and/or high voltage. The use of wide bandgap materials such as silicon carbide (SiC) provides in part a solution to meet these requirements. The packaging must be adapted to these new types of components and new operating environnement. However, it appears that the planar integration (2D), consisting of wire-bonding and soldered components-attach, can not meet these expectations. This thesis aims to develop a three dimensional power module for the high temperature aeronautics applications. A new original 3D structure made of two silicon carbide dies, silver-sintered die-attaches and an encapsulation by parylene HT has been developed. Its various constituting elements, the reason for their choice, and the pratical realization of the structure are presented in this manuscript. Then, we focus on a failure mode specific to silver-sintered attaches : The silver migration. An experimental study allows to define the triggering conditions of this failure. It is extended and analyzed by numerical simulations.