Rôle des paramètres d'élaboration sur les propriétés physico-chimiques de matériaux composites élaborés par métallurgie des poudres : études théoriques et expérimentales

Role of processing parameters on the physicochemical properties of composites prepared by powder metallurgy : theoretical and experimental studies

• Auteur / Autrice : Guillaume Lacombe
• Direction : Jean-François Silvain, Jean-Marc Heintz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 28/10/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Claude Delmas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Silvain, Jean-Marc Heintz, Anne Joulain, Christophe Laurent, Jean-Luc Battaglia, Jean-Luc Diot, Jacques Salat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Joulain, Christophe Laurent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés thermiques

Propriétés thermomécaniques

Matériaux

Composites

Composés intermétalliques

Électronique de puissance

Mots clés libres

Electronique de puissance

Contrainte thermomécanique

Composés intermétalliques

Composites

Drain thermique

Power electronics

Thermomechanical stress

Intermetallic compound

Composites

Heat sink

Résumé

Les fréquences de fonctionnement élevées des puces semi-conductrices génèrent des flux de chaleurs importants qu'il est nécessaire d'évacuer pour éviter la destruction de la puce. Un module standard dans le domaine de l'électronique de puissance est composé d'une puce en silicium, d'un isolant électrique (substrat) et d'un dissipateur thermique (drain) permettant l'évacuation de la chaleur. Cette chaleur induit des contraintes thermomécaniques dues à la dilatation différentielle des matériaux.Deux concepts nouveaux proposés permettent de palier ces problèmes et d'augmenter la fiabilité générale des systèmes électroniques. Le premier est la conception et l'élaboration d'un drain composite à propriétés thermiques adaptatives (coefficient de dilatation thermique et conductivité thermique). Dans le deuxième, une nouvelle méthode d'assemblage est présentée. Elle permet, au moyen d'un film métallique Sn ou Au, de créer des composés intermétalliques stables dans le temps.

The high operating frequencies of semiconductor chips generate heat fluxes it is important to be evacuated in order to avoid the destruction of the chip. A standard module in the field of power electronics is composed of a silicon chip, an electrical insulator (substrate) and a heat sink (drain) for the evacuation of heat. This heat induces thermomechanical stresses due to differential expansion of materials.Two new concepts proposed can overcome these problems and increase the overall reliability of electronic systems. The first is the design and development of a drain composite adaptive thermal properties (thermal expansion coefficient and thermal conductivity). In the second, a new assembly method is presented. It allows, by means of a metal film Sn or Au, intermetallic compounds to create stable over time.