1 - PUCES SEMI-CONDUCTRICES

• 1.1 - Constitution
  Figure 1 - Structure classique d'un module de puissance Figure 2 - Tenue en tension de matériaux semi-conducteurs en fonction de la température d'emballement thermique (données internes du laboratoire AMPERE) Tableau 1 - Propriétés physiques des matériaux semi-conducteurs à 25 ˚C [2] [3]
• 1.2 - Exemples de composants de puissance à grand gap

2 - SUBSTRATS

• 2.1 - Substrat métallique isolé
• 2.2 - Substrat céramique DCB
  Figure 3 - Procédé de fabrication d'un substrat DCB Al2O3 [6] Figure 4 - Fracture d'une céramique AlN dans un substrat DCB [2] Figure 5 - Substrat DCB avec des dimples [6] Tableau 2 - Propriétés physiques des céramiques isolantes à 25 ˚C [2]
• 2.3 - Substrat céramique brasé
  Tableau 3 - Propriétés physiques des céramiques isolantes à 25 ˚C(1)

3 - SEMELLES

• 3.1 - Fonction
  Figure 6 - Semelle AlSiC avec des surfaces bombée et plane [11]
• 3.2 - Matériaux utilisés pour les semelles
  Tableau 4 - Caractéristiques physiques des matériaux utilisés pour les semelles à [...]

4 - BRASURES

• 4.1 - Brasures traditionnelles basse et haute température
  Tableau 5 - Propriétés physiques d'alliages étain / plomb à 25 ˚C [14]
• 4.2 - Brasures sans plomb basse et haute température
  Figure 8 - Principe de la soudure par phase liquide transitoire Figure 9 - Vue en coupe de deux substrats en cuivre soudés par phase liquide transitoire avec de l'étain [17] Figure 10 - Fissures dans des joints de brasure durant des cyclages thermiques assemblage puce / substrat DCB (a), technologie power bump interconnection (b) [13] [18] Tableau 6 - Propriétés physiques d'alliages sans plomb à 25 ˚C [14] [16] Tableau 7 - Températures du procédé d'assemblage et de refusion de plusieurs [...]
• 4.3 - Modes de défaillance

5 - ASSEMBLAGE PAR POUDRE D'ARGENT FRITTÉE À BASSE TEMPÉRATURE

• 5.1 - Principe
  Figure 11 - Technologie LTJT [2] Figure 12 - Profil typique pour le frittage de nanoparticules d'argent [21] Figure 13 - Photographie MEB (Microscope Électronique à Balayage) d'un joint de nanoparticules d'argent fritté à basse température [20]
• 5.2 - Performances électriques et thermiques. Fiabilité

6 - CONNEXIONS ÉLECTRIQUES

• 6.1 - Connexions internes
  Figure 14 - Fils de bonding (a) et rubans Al/Cu fixés sur des puces silicium (b) [19] [23] Figure 15 - Modes de défaillance des fils de bonding durant des cyclages thermiques : décollement de fils de bonding (a) et fissuration d'un pied de fil de bonding (b) [19] [28] Figure 16 - Module de puissance MPIPPS (Metal Post Interconnected Parallel Plate Structure) [29] Figure 17 - Module de puissance IPEM (Integrated Power Electronics Module) [34] Figure 18 - Technologies à contacts pressés [39] Figure 19 - Technologie à contacts par ressorts [37] Tableau 8 - Récapitulatif des différentes techniques utilisées en électronique [...]
• 6.2 - Connexions externes
  Figure 20 - Connecteurs externes intégrés dans un substrat AMB (photographie issue d'une documentation constructeur de Kyocera)

7 - ENCAPSULANT

• 7.1 - Fonction
• 7.2 - Procédé d'encapsulation
  Figure 21 - Module de puissance rempli de gel silicone [39]

8 - GESTION THERMIQUE

• 8.1 - Origine de la chaleur et mécanismes de transfert de chaleur
  Figure 22 - Flux thermique dans un module de puissance avec les technologies d'interconnexion wire bonding (a) et 3D (b) Tableau 9 - Quelques valeurs de coefficient d'échange thermique [40]
• 8.2 - Systèmes de refroidissement
  Figure 23 - Refroidissement double face à eau d'un interrupteur élémentaire ESW 3,3 kV – 300 A [30] Figure 24 - Exemple d'un caloduc miniature plat à rainures en silicium [43] Figure 25 - Principe de fonctionnement d'un caloduc : transport de chaleur (a) et épanouissement de chaleur (b) [45]

9 - CONCLUSION