Quantification et modélisation des dégradations de fils de bonding dans la résine époxyde de modules de puissance

Quantification and modeling of bonding wire degradation in the epoxy resin of power modules

• Auteur / Autrice : Clément Chedozeau
• Direction : François Hild
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMPS - Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : COMMET - Comportement des matériaux, modélisation, expérimentation et théorie
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay

Mots clés

Mots clés libres

Tomographie

Essais in situ

Simulations

Décohésion

Mesure de champs

Full-field measurements

In situ tests

Debonding

Simulations

Tomography

Résumé

Le travail de thèse se concentrera sur la modélisation analytique et par éléments finis (EF) de la fatigue thermomécanique des fils d'interconnexion au sein d'un isolant en résine époxyde lorsque les puces du module de puissance sont soumises à des conditions de cyclage de température ou à un profil de température aléatoire. Les simulations EF seront utilisées pour mettre en œuvre le modèle de croissance des fissures à l'aide de modèles de zones cohésives (interfaces ou interphases). Comme solution alternative, un modèle analytique répondra aux limitations liées aux temps de calcul importants induits par les analyses par EF, en particulier, lors de la simulation de profils de mission longs. Pour un meilleur accès à la localisation de la dégradation, certaines analyses spécifiques et/ou tests instrumentés spécifiquement seront réalisés dans le cadre de la thèse et une quantification précise par mesures de champs pertinents (température et/ou déplacement) sera menée. Le modèle de durée de vie développé sera enfin validé à l'aide de données de durée de vie mesurées.

The thesis project will focus on analytical and finite element (FE) modeling of the thermomechanical fatigue of interconnect wires within an epoxy resin insulator when the power module chips are subjected to cyclic temperatures or to random temperature profiles. FE simulations will be used to predict crack growth using cohesive zone models (interfaces or interphases). As an alternative solution, an analytical model will deal with the limitations linked to the significant calculation times induced by FE analyses, in particular, when simulating long mission profiles. For better access to the location of the degradation, certain specific analyses and/or instrumented tests will be carried out as part of the thesis and a precise quantification by measurements of relevant fields (temperature and/or displacement) will be carried out. The developed lifespan model will finally be validated using measured lifespan data.