Thèse soutenue

Le procédé de report intermétallique en Phase Liquide Transitoire (TLPB) : du développement du procédé à la caractérisation des assemblages intermétalliques

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Auteur / Autrice : Emilien Feuillet
Direction : Jean-François Silvain
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
Date : Soutenance le 21/03/2016
Etablissement(s) : Bordeaux
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 : Mario Maglione
Examinateurs / Examinatrices : Mario Maglione, Didier Bouvard, Alain Hazotte, Sylvie Bourdineaud-Bordère, Sylvain Dubois, Jean-Luc Diot, Renaud de Langlade
Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Bouvard, Alain Hazotte

Résumé

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Un des enjeux majeur de l’électronique de puissance est de pouvoir étendre l’utilisation des modules de puissance à haute température, supérieure à 200°C. Or, en température, l’endommagement des joints de brasure est un des principaux modes de défaillance des modules de puissance. C’est pourquoi, l’objectif de cette thèse consiste à développer un procédé d’assemblage alternatif : le procédé de report intermétallique (IMC) en phase liquide transitoire (TLPB) à partir du système binaire cuivre-étain. Ce procédé est très attractif car il permet de former à basse température (250°C), un joint entièrement constitué de phases IMCs qui sont réputées pour leur stabilité à très haute température (supérieure à 600°C pour la phase Cu3Sn). Afin d’optimiser le procédé, l’influence des paramètres d’assemblage sur les mécanismes de croissance des phases IMCs a été déterminée. Cette étude a permis de mettre en évidence la nécessité d’insérer une barrière de diffusion de type IMC entre les substrats et le métal d’apport afin de modifier les processus de diffusion atomique aux interfaces et ainsi d’éviter la formation d’une importante porosité au sein des joints IMCs. Après avoir mis au point un procédé de report innovant et optimal, la fiabilité des assemblages IMCs a été évaluée à partir d’essais expérimentaux et de modèles numériques par éléments finis. Il a été montré que la fiabilité en cyclage thermique des joints IMCs est très supérieure à celle des alliages de brasure de référence SnAgCu. Le procédé de report IMC développé au cours de cette thèse est donc un excellent candidat au remplacement des alliages de brasure pour des applications à haute température.