Thèse soutenue

Fatigue thermomécanique des connexions dans les modules de puissance à semi-conducteurs.
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Auteur / Autrice : Guillaume Pellecuer
Direction : François ForestAndré ChrysochoosJean-Jacques Huselstein
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance le 30/10/2019
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Zoubir Khatir
Examinateurs / Examinatrices : François Forest, André Chrysochoos, Jean-Jacques Huselstein, Zoubir Khatir, David Dureisseix, Stéphane Lefebvre
Rapporteurs / Rapporteuses : David Dureisseix, Stéphane Lefebvre

Résumé

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Le sujet de thèse porte sur le vieillissement des modules de puissance à semi-conducteurs. En fonctionnement, ces modules subissent un échauffement propre qui peut varier cycliquement dans le temps quand l’application impose un régime électrique variable. On parle alors de cyclage thermique, mécanisme qui impose d’importantes contraintes thermomécaniques sur les connexions internes et peut conduire à leur endommagement. Cette problématique constitue le coeur du travail de thèse. Il s’appuie sur l’intégration de lois de comportement adaptées dans des outils logiciel de type "éléments finis" pour conduire l’étude d’un module représentatif de la technologie actuelle. D’un point de vue expérimental, la mise en oeuvre de tests sur des modules "classiques" est relativement complexe et l’exploitation des résultats par des techniques d’imageries demande un travail préalable important. Pour pallier ces inconvénients, le travail présenté ici propose une démarche de réalisation d’échantillons spécifiques se focalisant sur le vieillissement d’un fil de bonding. L’utilisation de ces nouveaux véhicules de tests permet de suivre plus aisément l’endommagement et facilite l’analyse post vieillissement. En complément, des études de vieillissement sur des modules génériques pour différentes valeurs de vitesses de cyclage permettent d’évaluer l’hypothèse de l’indépendance de la fatigue vis à vis de cette vitesse de cyclage.