Contribution à l'identification de nouveaux indicateurs de défaillance des modules de puissance à IGBT

Contribution to the identification of new failure indicators for power assembly

• Auteur / Autrice : Yassine Belmehdi
• Direction : Eric Woirgard, Stéphane Azzopardi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 04/05/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Allard, Nathalie Labat, Mathieu Medina, Michel Piton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Dorkel, Zoubir Khatir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transistors bipolaires

Transistors MOSFET

Temps entre défaillances, Analyse des

Électronique de puissance

Mots clés libres

IGBT

MOSFET de puissance

Fiabilité des assemblages de puissance

Modélisation multi physique

Modélisation électro-thermo-mécanique

Caractérisation électrique statique et dynamique

Court-circuit

Caractérisation électromécanique

Flexion quatre points

Contrainte uniaxiale, multiaxiale

Contrainte équivalente Von Mises

IGBT

Power MOSFET

Reliability of power assembly

Multi physical modelling

Electro-thermo-mechanical modelling

Static and dynamic electrical characterization

Short-circuit

Electromechanical characterization

Four point bending fixture

Uniaxial and multiaxial stress

Von Mises stress

Résumé

L’électronique de puissance a un rôle de plus en plus grandissant dans les systèmes de transports : voitures électriques et hybrides, trains et avions. Pour ces applications, la sécurité est un point critique et par conséquent la fiabilité du système de puissance doit être optimisée. La connaissance du temps de fonctionnement avant défaillance est une donnée recherchée par les concepteurs de ces systèmes. Dans cette optique, un indicateur de défaillance précoce permettrait de prédire la défaillance des systèmes avant que celle-ci soit effective. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la caractérisation électromécanique des puces de puissance IGBT et MOSFET. L’exploitation de cette caractérisation devrait permettre, à plus long terme, de mettre en évidence un indicateur de l’état mécanique des assemblages de puissance à des fins de fiabilité prédictive.

Power electronics has a role increasingly growing up in transport:electric and hybrid vehicles, trains and aircraft. For these applications, security is a critical point, thus the reliability of the power assembly must be optimized. The knowledge of time to failure is very important information for the designers of these systems. Inthis context, an early failure indicator would predict system failuresbefore it becomes effective. In this thesis, we focused on the electromechanical characterization of power transistors: MOSFET and IGBT. Based on these results this electromechanical characterization should help us in the longer term, to highlight an early failure indicator of the power assembly.