Etude de l'influence du résinage au niveau de l'IML (Insulated Metal Leadframe), dans le packaging de module commutateur de courant mécatronique

par Malika Khettab

Thèse de doctorat en Physique des matériaux

Sous la direction de Pierre Richard Dahoo et de Pierre Blazevic.

Le président du jury était Francis Taulelle.

Les rapporteurs étaient Philippe Djemia, Aotmane En Naciri.


  • Résumé

    L’objectif de la thèse est d’étudier l’influence du résinage au niveau d’un module IML (technologie développée par Valéo), dans son assemblage (« packaging ») dans un module mécatronique par rapport à sa la fiabilité sous la contrainte d’un cyclage en température. Ce travail est constitué de deux parties complémentaires : la première, a permis de réaliser une étude macroscopique liée au volume par une simulation des effets thermiques dans le module en utilisant le logiciel COMSOL basé sur la méthode des éléments finis alors que la deuxième s’est porté sur une étude expérimentale aux interfaces au niveau microscopique par la technique d’ellipsométrie. La simulation de l’effet du résinage sur le transport de chaleur dans le module a permis de montrer que la présence du polymère dans le « packaging » a pour effet de limiter le gradient de température latéralement ce qui permet de réduire la déformation de la puce sur son support et le matériau de connexion. L’étude expérimentale a été menée en deux étapes : la caractérisation par les techniques ATG, ATR/FTIR et diffusion Brillouin, d’une part, du polymère seul et d’autre part, lorsqu’il est au contact des différents substrats (Si, CuNi, Al) caractéristiques des éléments qui constituent les interfaces du module. La tenue en température a pu être établie et hiérarchisée par la technique ATG. La présence de CO2 dans les polymères a pu être mise en évidence par spectroscopie ATR et par ellipsométrie dans l’IR proche et moyen. Il a été constaté particulièrement qu’une contrainte thermique douce en milieu humide a pour effet d’augmenter la teneur en CO2 dans les polymères avec comme conséquence une augmentation du volume du polymère, ce qui peut avoir un impact sur sa perméabilité et aussi sur ses propriétés élastiques comme en l’occurrence observée en diffusion Brillouin. Une interaction polymère substrat a été mise en évidence par ellipsométrie sur le silicium et interprétée en termes de liaisons par les siloxanes. Les substrats de Cu-Ni et Al ne modifient pas les polymères mais en atmosphère humide, suite à un cyclage thermique, on note une modification des propriétés optiques des polymères qui sont au contact des deux substrats par la variation des constantes optiques, plus importante pour Al que pour Cu-Ni.

  • Titre traduit

    Study of the effect of resins at the IML (Insulated Metal Lead frame) in the packaging of a mechatronic module for current commutation


  • Résumé

    The purpose of this thesis is to study the effect of resins at the IML module (technology brought up by Valeo car supplier company), in the packaging of a mechatronic module with respect to its reliability under thermal cycling stress. This work consists of two complementary parts: the first part allows one to perform a macroscopic study in terms of volume through simulation of thermal effects in the module by using COMSOL software based on Finite Elements Method while the second part is devoted to the experimental study at interfaces at the microscopic level by ellipsometry technique. The simulation performed to determine the effect of the resin on the transport of heat in the module allows one to show that the presence of the polymer in the packaging tend to limit lateral temperature gradient which quench the mechanical stress of the chip on its support and the interconnexion material. The experimental study was performed in two steps: the characterization by ATG, ATR/FTIR and Brillouin scattering techniques, on the one hand, of the polymer alone and on the other hand, when it is in contact of different substrates (Si, CuNi, Al) characteristic of principal interfaces encountered in the module. Resistance to temperature rise has been quantified and a classification established by ATG technique. The presence of CO2 in the polymers has been evidenced by ATR and ellipsometry in the NIR and MIR. Particularly, it has been observed that a soft thermal stress coupled to a humid environment tend to increase the CO2 content in the polymers with the result that an increase in the volume of the polymer is expected, which may impact on its permeability as well as on its elastic properties as observed by the way by Brillouin scattering. A substrate-polymer interaction has been evidenced by ellipsometry on silicium and an interpreted in terms of siloxane bonding. Cu-Ni and Al substrates dont modify the polymers but in a humid atmosphere, on may note that temperature cycling results in modification of the optical properties of the polymers which are in contact with both substrates from the variation of their optical constants which is more important for Al than for Cu-Ni.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (280 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f.271-280.

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  • Bibliothèque : Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. Direction des Bibliothèques et de l'Information Scientifique et Technique-DBIST. Bibliothèque universitaire Sciences et techniques.
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  • Cote : 620.11 KHE
  • Bibliothèque : Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. Direction des Bibliothèques et de l'Information Scientifique et Technique-DBIST. Bibliothèque universitaire Sciences et techniques.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T140043
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