1 - RÔLE DU PACKAGING

• 1.1 - Tenue mécanique
• 1.2 - Gestion Thermique
  Figure 1 - Évolution théorique de la température de jonction que peut supporter un composant en fonction de son calibre en tension, pour les composants en silicium et en carbure de silicium (doc. Laboratoire Ampère) Figure 2 - Domaine d'utilisation des composants de puissance en silicium suivant leur tenue en tension nominale
• 1.3 - Connexions électriques
• 1.4 - Isolation électrique interne et externe

2 - CRITÈRES DE CHOIX D'UN BOÎTIER

• 2.1 - Fiabilité
  Figure 3 - Assemblage de deux matériaux ayant des coefficients de dilatation… Figure 4 - Boîtier discret TO220 montrant les connexions par fils de bondings pour les pattes extérieures, et la connexion directe entre la patte centrale et la semelle Figure 5 - Module de puissance montrant les substrats DBC équipés de leurs puces Figure 6 - Fissuration de la brasure entre la puce (couche supérieure) et la métallisation du substrat (en bas) (doc. Université Nottingham)
• 2.2 - Performances électriques
  Figure 7 - Résistance spécifique de MOSFET de puissance en fonction de leur tenue en tension [10] Figure 8 - Effet de l'inductance de câblage de drain sur la tension drain-source aux bornes d'un MOSFET IRF740 à son ouverture
• 2.3 - Performances thermiques
  Figure 9 - Structure de substrats Figure 10 - Réponse thermique impulsionnelle (appelée « courbe d'impédance thermique ») d'une puce IGBT dans un module de puissance

3 - TYPES DE BOÎTIERS

• 3.1 - Composants discrets
  Figure 11 - Exemples de boîtiers pour composants discrets [E 3 960] Figure 12 - Transistors MOSFET de puissance, dans un boîtier DirectFET® (International Rectifier) Figure 13 - Boîtier Press-pack pour thyristor ou diode de très forte puissance (doc. Dynex Semiconductor) Figure 14 - Section d'un boîtier Press-pack Figure 15 - Exemple de module de puissance contenant deux interrupteurs indépendants, chacun spécifié pour 400 A, 3 300 V (doc. Dynex Semiconductors)
• 3.2 - Modules

4 - MATÉRIAUX ET FABRICATION

• 4.1 - Puce
• 4.2 - Brasures
  Tableau 1 - Quelques alliages de brasure pouvant être utilisés pour la première [...]
• 4.3 - Fils de bonding
  Figure 16 - Section montrant une puce brasée sur un DBC, avec un fil de bonding aluminium soudé en face supérieure (doc. Université de Nottingham) Figure 17 - Substrat (AlN) métallisé, équipé de deux puces IGBT (avant gauche et arrière droit) et deux puces diodes pour former un bras d"onduleur (doc. Université de Nottingham) Tableau 2 - Principales propriétés des métaux ou composites métalliques utilisés [...]
• 4.4 - Substrat
  Figure 18 - Substrats DBC classiques (sur alumine) réalisés sur des panneaux… Tableau 3 - Principales propriétés des céramiques diélectriques utilisées dans [...]
• 4.5 - Semelle
  Figure 19 - Photographie de « Dimples », motifs gravés (de quelques centaines de micromètres de diamètre) en bordure de métallisation pour augmenter la tenue au cyclage thermique (doc. Curamik) Figure 20 - Mauvais contact semelle-radiateur et solutions
• 4.6 - Connectique
  Figure 21 - Boîtiers hermétiques (sans leur couvercle supérieur)
• 4.7 - Encapsulation

5 - CONCEPTION

• 5.1 - Dimensionnement électrique
• 5.2 - Dimensionnement thermique
  Figure 22 - Paramètres utilisés pour les simulations Figure 23 - Profil de température dans un module de puissance avec semelle et sans semelle pour plusieurs valeurs de coefficient de transmission thermique en face arrière Figure 24 - Comparaison des résistances thermiques équivalentes (de la jonction à l'ambiant) des structures avec et sans semelle, en fonction de l'efficacité du refroidissement de la face arrière
• 5.3 - Effets couplés

6 - ÉVOLUTIONS FUTURES

• 6.1 - Nouvelles applications
• 6.2 - Nouveaux matériaux
• 6.3 - Nouveaux procédés
• 6.4 - Nouvelles structures
  Figure 25 - Module de puissance double face (Denso) contenant deux puces IGBT et deux puces diodes (doc. Université de Nottingham)