Thèse soutenue

Étude du délaminage et de la résistance des interfaces dans les circuits imprimés
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Auteur / Autrice : Essossinam Simlissi
Direction : Marion Martiny-WeitigSébastien Mercier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux
Date : Soutenance le 13/12/2019
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz)
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Raulot
Examinateurs / Examinatrices : Marion Martiny-Weitig, Sébastien Mercier, Franck Delvare, Laurent Stainier, Grégory Covarel
Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Delvare, Laurent Stainier

Résumé

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Dans cette thèse, la résistance des interfaces dans les circuits imprimés (PCB) est étudiée. Un PCB est un élément passif permettant d’interconnecter des composants électroniques soudés sur les couches externes. Un PCB est un assemblage multicouche, multi-matériaux fait de composites tissés et de feuillards de cuivre. Le cuivre joue un rôle majeur dans les circuits imprimés car il est le support de l’information électrique. Pendant son cycle de vie, le PCB subit un grand nombre de cycles thermiques pouvant entraîner la rupture des fûts de cuivre. Par ailleurs, l’utilisation de certaines combinaisons de matériaux peut entraîner du délaminage ce qui limite la durée de vie du PCB. La mesure de la résistance de l'interface entre la couche de cuivre et le substrat composite est alors très importante. Pour l’industrie du PCB, le test de pelage reste la méthode courante pour mesurer les propriétés de l’interface entre deux matériaux. Cette thèse comporte trois parties. Premièrement des tests de pelage sont réalisés pour différents angles de pelage et à température ambiante. Les échantillons étudiés et testés sont constitués d'un feuillard de cuivre assemblé à un substrat composite tissé. Lors de l’essai, la décohésion au niveau de l’interface est bien observée. Par ailleurs, la force de pelage et le rayon de courbure du film de cuivre sont mesurés en régime stationnaire. En parallèle, une analyse théorique du test de pelage est conduite pour des matériaux élasto-plastiques. Le chemin de déformation du film de cuivre lors du test de pelage est assimilé à un mode de flexion – flexion inverse. Nous proposons une analyse théorique de ce trajet de chargement pour un matériau élasto-plastique obéissant à une loi d’écrouissage de type Voce. Enfin, des simulations de pelage par éléments finis sont effectuées pour différents angles. Le comportement du cuivre identifié à l’aide d’un essai de traction est considéré comme élasto-plastique. Une loi d’écrouissage de type Voce est utilisée. Le substrat est supposé élastique orthotrope. L’interface est modélisée par des éléments cohésifs en utilisant une loi de type traction séparation bilinéaire. Les résultats des simulations (EF) sont comparés aux données expérimentales de la thèse. On observe un bon accord au niveau à la fois de la force de pelage mais aussi du rayon de courbure. Au final, ce travail de thèse permet de proposer un dialogue essai / simulations numériques pour définir précisément l’énergie de rupture de l’interface.