Assemblages de puissance innovants haute température - haute tension pour composants Si dédiés aux applications embarquées aéronautiques, automobiles et ferroviaires

Innovative power assemblies for high temperature - high voltage for Si components to aeronautic, automobile and train applications.

• Auteur / Autrice : Maxime Barrière
• Direction : Eric Woirgard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 16/11/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• 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 : Président / Présidente : Geneviève Duchamp
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Woirgard, Geneviève Duchamp, Cyril Buttay, Olivier Dalverny, Alexandrine Guédon-Gracia, Mounira Bouarroudj-Berkani, Stéphane Azzopardi, Laurent Guilbaud, Franck Dosseul, Serge Bontemps, François Le Henaff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cyril Buttay, Olivier Dalverny

Mots clés

Mots clés contrôlés

Assemblages (technologie)

Frittage d'argent

Électronique de puissance

Mots clés libres

Frittage d'argent

Assemblage 3D

Assemblage vertical

Superposition de puces

Silver sintering

3D assembly

Vertical assembly

Dice stacking

Résumé

L’électronique de puissance est un domaine en mutation. Les environnements et les conditions de fonctionnement des modules de puissance sont de plus en plus sévères : hautes températures, tension et courant élevés. De plus, le frittage d’argent a été introduit dans les modules, en remplacement des joints brasés principalement composés de plomb. C’est la combinaison de ces évolutions qui ont motivés nos travaux. Dans l’objectif d’améliorer la conception des modules de puissance, ces travaux proposent d’augmenter la dissipation des modules grâce aux structures verticales-3D. Un onduleur triphasé vertical-3D a été conçut avec des puces Si reportées par frittage d’argent. Des caractérisations électriques et thermiques ont été réalisées et ont permis de montrer l’apport de cette technologie. Cette étude est couplée à des simulations numériques thermiques et électrostatiques permettant de mettre en lumière les enjeux de cette méthode d’assemblage.

Power electronics is a changing field. The environments and operating conditions of power modules are more severe: higher temperature, higher voltage and higher current. In addition, silver sintering was introduced in power modules to replace solders composed by lead. The combinations of these developments have motivated our work. In order to improve the design of the power modules our researches purpose to increase the dissipation of power modules with a3D-vertical structure. A three-phase inverter with3D-vertical structure has been designed with a Si dice sintered. Thermal and electrical characterizations were performed and allowed to show the contribution of this technology. This study is coupled to thermal and electrostatic Finite Element Method simulations to highlight and improve the possible issues of this assembly.