Le Packaging en électronique de puissance

Cyril Buttay (1)

1 EE - Ampère, Département Energie Electrique

Le packaging, qui regroupe toutes les fonctions d’isolation, de connexion, de gestion thermique et de protection physique des puces à semiconducteur, a des effets majeurs sur leurs performances. Les éléments constitutifs d’un boîtier sont présentés dans le premier chapitre de ce mémoire, qui constitue un état de l’art du packaging de puissance. Les limites des solutions existantes sont exposées, que ce soit au niveau de leurs performances électriques, de leur fiabilité, ou de leur température maximale de fonctionnement. Dans le second chapitre, nous nous intéressons à des structures innovantes, destinées à dépasser les limites des solutions actuelles. En particulier, les solutions permettant de refroidir les puces de façon plus efficace (refroi- dissement « double face ») sont présentées en détails, en s’appuyant sur des prototypes réalisés au laboratoire. Le troisième chapitre présente les développements autour du packaging pour la haute température (température ambiante supérieure à 200 °C), qui a constitué le pricipal axe de mes travaux au laboratoire Ampère. Il débute par une étude du comportement électro-thermique de composants en carbure de silicium, qui se révèlent adaptés au fonctionnement en haute température, mais nécessitent néanmoins une gestion thermique performante. La suite du chapitre est consacrée à l’étude de méthodes d’attache de puce alternatives aux brasures et permettant le fonctionnement à haute température. Deux méthodes sont identifiées (soudure en phase liquide transitoire et frittage d’argent), mais seule la seconde se révèle applicable aux puces actuelles. En plus des applications en haute température, la partie prospective du mémoire présente des possibilités de développement vers l’intégration en électronique de puissance, et vers le packaging pour la haute tension.

Mots clés: power electronics; packaging; high temperature electronics

Mots clés: électronique haute température; packaging; électronique de puissance

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]; Electronique

Cyril Buttay. Le Packaging en électronique de puissance. Sciences de l'ingénieur [physics]. INSA de lyon, 2015. ⟨tel-01267363⟩