Etude et durabilité de solutions de packaging polymère de module d'électronique de puissance à application aéronautique.

Study and durability of airborne power electronic modules polymer packaging solutions.

• Auteur / Autrice : Mathieu Charlas
• Direction : Jean-Pierre Habas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adhésifs

Polymères -- Rhéologie

Matières plastiques -- Détérioration

Thèses et écrits académiques

Électronique de puissance

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le cadre du développement de système d’actionneur tout-électrique dédié à l’industrie aéronautique. Nous nous sommes intéressés à la conception et l’étude d’une solution multimatériaux de protection environnementale pour des composants électroniques appelés modules de puissance. Nous avons identifié, au travers d’une étude technologique, trois fonctions de protection principales remplies par trois matériaux polymères. Nous nous sommes dans un premier temps intéressés à la définition d’un matériau thermoplastique jouant le rôle d’enveloppe externe du composant électronique. Après un travail de sélection, nous avons étudié l’évolution du comportement physico-chimique des matériaux retenus en environnement de type aéronautique. Cette étude a été réalisée par le biais d’études croisées de rhéologie et spectroscopie (IRTF, RMN). Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l’étude de la mise en oeuvre de gel silicone remplissant un rôle d’isolant diélectrique des systèmes électroniques. Dans le cadre de cette étude, nous avons proposé un protocole d’étude de la réticulation du matériau par le suivi de l’évolution de ses propriétés rhéologiques lors de la mise en oeuvre. Le troisième et dernier volet de cette étude a permis de définir un joint d’étanchéité pour ces modules de puissance. Nous nous sommes ainsi intéressés d’une part au choix de l’adhésif silicone mais aussi à son procédé de mise en oeuvre par le biais d’études mêlant rhéologie et calorimétrie. D’autre part, nous avons défini les traitements de surface associés aux différentes interfaces impliquées dans ce collage (anodisation phosphorique de l’aluminium et activation de surface par traitement plasma). Les phénomènes de vieillissement de ces interfaces à été appréhendés par la mise en oeuvre d’un test d’adhérence appelé test couronne, conçu pour localiser les contraintes à l’interface.

This study was related to Today’s development of airborne all-electrical actuators. We designed and studied a novel solution of environmental protection for power electronic component known as power modules. Through a technological study, we identified three main functions that are fulfilled by three different polymer materials. We first focus on the design of the electronic component thermoplastics outside shell. After a material selection work, we studied the physical and chemical behaviour evolution of the selected polymers after ageing in conditions close to the future aeronautical application. We used a cross-testing method, mixing rheological and spectral (FTIR and MNR) analyses. In the second part of this study, we dealt with the manufacturing process of the electronic device dielectrical silicone. For this particular framework, we developed a scientific methodology to investigate the cross-linking reaction and that consisted in characterising the evolution of the rheological properties along the material processing. The last issue was related to the design and study of a sealing solution for the power module. We start this assignment by on one hand selecting the suitable silicone adhesive and also defining its appropriate manufacturing process using a combination of rheological and calorimetrical studies. On the other hand, we defined the optimal conditions of a surface treatment used to improve the adherence of the materials. The ageing phenomena specific of the interfaces were characterised using adherence test know as “crown test” and that was designed to concentrate stress on the interface itself.