Contribution à l'intégration d'un indicateur de vieillissement lié à l'état mécanique de composants électroniques de puissance

Emmanuel Marcault (1)

1 LAAS-ISGE - Équipe Intégration de Systèmes de Gestion de l'Énergie

This work is part of an inter-Carnot ANR project "ReMaPoDe (Reliability Management of Power Devices)." The overall project objective is to provide a device to evaluate the real-time status of ageing of a power assembly by monitoring its thermal and mechanical states during operation. Most of the work presented in this thesis consists in highlighting the relationship between the assembly mechanical ageing and the observed electrical evolution. Moreover, due to the thermal problems related to embedded applications, the electrical characteristic chosen as an indicator must allowed to overcome the effects of temperature. Consequently, following a state of the art dedicated to the presentation of different types of ageing and failures encountered in power assemblies, we will distinguish different electrical characteristics that seem promising to monitor in real time the mechanical ageing state of a power device assembly in spite of ambient temperature variations and the ageing of some materials constituting the assembly.

Ce travail de thèse s'inscrit dans la cadre d'un projet ANR inter-Carnot " ReMaPoDe (Reliability Management of Power Devices) ". L'objectif général du projet est de réaliser un dispositif permettant d'évaluer en temps réel l'état de vieillissement d'un assemblage de puissance embarqué par le suivi de son état thermique et mécanique pendant son fonctionnement. L'essentiel du travail présenté dans ce mémoire consiste à mettre en évidence la relation entre le vieillissement mécanique d'un assemblage de puissance et les dérives électriques qui peuvent être observées. En outre, compte tenu des problèmes thermiques liés aux applications embarquées, la caractéristique électrique choisie comme indicateur doit être rendue indépendante des effets de la température. Ainsi, après un état de l'art consacré à la présentation des différents types de vieillissement et aux défaillances rencontrées dans les assemblages de puissance, nous distinguerons différentes caractéristiques électriques qui semblent prometteuses pour effectuer le suivi en temps réel de l'état de vieillissement mécanique d'un assemblage de puissance et ce malgré des variations de température ambiante et le vieillissement de certains matériaux constituant l'assemblage.

Mots clés: Static and dynamic electrical characterizations; Electro-thermo-mechanical modeling; Reliability of power assemblies; Multi-physics modeling; VDMOS transistors

Mots clés: Caractérisations électriques statiques et dynamiques; Simulations électro-thermo-mécaniques; Fiabilité des assemblages de puissance; Modélisation multi physique; Transistors VDMOS

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Emmanuel Marcault. Contribution à l'intégration d'un indicateur de vieillissement lié à l'état mécanique de composants électroniques de puissance. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. INSA de Toulouse, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00728764⟩