Etude thermomécanique de la dégradation des assemblages de puissance soumis à des vieillissements à haute température - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2016

Etude thermomécanique de la dégradation des assemblages de puissance soumis à des vieillissements à haute température

Faical Arabi
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 988611
Loïc Théolier
Jean-Yves Deletage
Eric Woirgard
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 959966

Résumé

Des vieillissements sévères (cycles thermiques [-55 °C / +245 °C]) ont révélés des dégradations dans des substrats de puissance AMB Si3N4 cuivre nickel flash or. A l'issue de 2000 cycles thermiques, l'empreinte des motifs de métallisation de la surface supérieure se reflète sur la surface inférieure. Cela se traduit par une microfissuration de la surface de métallisation inférieure et une modification de la rugosité de surface. Ce phénomène n'est constaté que sur des cycles sévères, il ne l'a pas été sur des cycles thermiques [-40 °C / +150 °C]. La question posée par cet article porte sur les causes de l'apparition de cette dégradation, et les pistes pour y remédier. Dans un premier temps, le contexte de l'électronique de puissance est présenté afin de justifier les sollicitations sévères, auxquelles les modules de puissance haute température sont soumis. Les dégradations induites sont décrites et analysés. Le choix a été d'effectuer un protocole de simulations par éléments finis de ce vieillissement afin d'interpréter les origines de ces dégradations. Il a été clairement établi que l'origine de ces dégradations est la propagation de contraintes mécaniques dans le substrat, car le phénomène a été reproduit par simulations thermomécaniques. En vue de proposer des solutions pour remédier à ces dégradations rédhibitoires, l'influence de l'épaisseur de la métallisation cuivre, du coefficient de dilatation thermique, du module de Young, de la limite d'élasticité de cette couche, du gauchissement du substrat et de la dimension des plages de report est évaluée. L'objectif est de proposer des choix technologiques en terme de géométrie des plages de report (gravure anglaise ou traditionnelle) et de choix des matériaux composant le substrat de puissance afin qu'en environnement de fonctionnement à haute température ces dégradations ne se produisent pas.
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Dates et versions

hal-01361692 , version 1 (07-09-2016)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01361692 , version 1

Citer

Faical Arabi, Loïc Théolier, Martineau D., Jean-Yves Deletage, Eric Woirgard. Etude thermomécanique de la dégradation des assemblages de puissance soumis à des vieillissements à haute température. Symposium de Genie Electrique, Jun 2016, Grenoble, France. ⟨hal-01361692⟩
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