Etude de la fatique thermomécanique des composants de puissance de type triac soumis à des cycles actifs de température

Thermomechanical fatigue study of power components such as triac subjected to power cycling

• Auteur / Autrice : Sebastien Jacques
• Direction : Laurent Gonthier, René Leroy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 19/10/2010
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours ; ....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de microélectronique de puissance (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Richardeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Forest, Laurent Ventura, Nathalie Batut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Lefebvre, Zoubir Khatir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détérioration

Usure (mécanique)

Matériaux -- Effets des hautes températures

Durée de vie (ingénierie)

Fatigue thermique

Composants électroniques

Matériaux -- Fatigue

Joints brasés

Tiratricol

Mots clés libres

Cyclages de puissance

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'évaluation de la fatigue thermomécaniqued'une nouvelle famille de TRIAC 16 A, 600 V (boîtier TO-220), qualifiée de « hautetempérature », pour des applications industrielles, « grand public» et d'éclairage.Nous avons cherché à évaluer la durée de vie de ces TRIAC et à analyser et comprendre lesmécanismes de dégradation, lorsque ces derniers subissent des cycles actifs de température.En particulier, nous avons étudié expérimentalement l'influence des profils thermiques (tempsde montée, de palier et excursion de température) sur la durée de vie des TRIAC. Ce travail apermis de déterminer le principal facteur d'accélération des défaillances des composants.Nous avons alors proposé un modèle de prédiction de la durée de vie des TRIAC qui s'appuiesur la corrélation entre les résultats des tests expérimentaux avec ceux obtenus en simulation(ANSYS®).

This work deals with the thermo-mechanical fatigue evaluation of a new 16 A, 600 V (TO-220package), high temperature TRiAC family, used for industrial, lighting, and home appliances.We evaluated the lifetime of these TRIAC and analyzed their failure mechanisms, when thedevices were subjected to power cycling.Particularly, we analyzed the impact of a power cycling profile (with various rise and dwelldurations or temperature swings) on TRIAC lifetime. This study allowed us to define the mainacceleration factor responsible of the TRIAC package aging.Thus, we proposed a lifetime prediction model for TRIAC subjected to power cycling bycorrelating the experimental results with those obtained in simulation (ANSYS®).