Composites aluminium/fibres de carbone pour l’électronique de puissance, Aluminium/carbon fibres composites for power electronic

De
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Sous la direction de Jean-François Silvain, Jean-Marc Heintz
Thèse soutenue le 24 septembre 2010: Bordeaux 1
L’étude a pour objectif l’amélioration de la fiabilité des assemblages électroniques à travers la mise en œuvre de drains composites aluminium/fibres de carbone. Le travail a consisté à 1) modéliser, par la méthode des éléments finis, l’influence des propriétés thermiques et mécaniques du matériau de semelle sur l’assemblage életronique ; 2) élaborer (par frittage sous charge uniaxiale, frittage flash et extrusion à chaud) des matériaux composites aluminium/fibres de carbone ; et 3) lier les microstructures observées aux paramètres des procédés d’élaboration ainsi qu’aux propriétés thermiques et mécaniques mesurées.
-Aluminium
-Fibres de carbone
-Matrice métallique
-Diffusivité thermique
-Coefficient de dilatation thermique
-Eléments finis
-Frittage flash (SPS)
-Frittage sous charge
-Electronique de puissance
This study has been done in order to improve power electronic devices reliability using aluminium/carbon fibres composites. This work has consisted in 1) determining, using finite elements method, the thermal and mechanical influence of the electronic base plate material; 2) elaborating (using hot pressing, spark plasma sintering and hot extrusion) aluminium/carbon fibres composites; and 3) linking the microstructures observed to the elaboration parameters and to the thermomechanical properties measured.
-Aluminium
-Carbon fibres
-Metal matrix composite
-Thermal diffusivity
-Coefficient of thermal expansion
-Finite elements
-Flash sintering (SPS)
-Hot pressing
-Power electronic
Source: http://www.theses.fr/2010BOR14058/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
Lecture(s) : 76
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.
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Conclusion
.
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.
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.
.
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1.3.2
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mécaniques
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31
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Conclusion
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.
Conclusion
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
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.
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.
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.
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.
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.
.
.
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.
.
.
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.
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.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
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Conclusion
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.
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.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
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.
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.
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.
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Conclusion
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.
.
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.
.
.
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.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
89
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
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.
.
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.
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.
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I
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105
.
Métho
.
des
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e
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107
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.
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.
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.
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.
Mesure
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.
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.
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thermique
.
.
.
.
.
.
109
.
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.

.
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.
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.
.
.
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T
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l'élémen
on
tif(s)
t
e
fortemen
puce(s)
t
dernière
év
t,
olué
onsable
depuis
thermiques
l
a
'in
e
v
joute
en
ution
tion
train
d
vironnemen
u
)
tub
9
e
An
ther-
mieux
moionique,
les
en
en
1906
élab
par
à
L.
p
De
train
F
deux
orest
plus
[
doit
1
9
,
l'h
2
du
],
la
plus
oussière
tard
onsables
supp
ectiv
lan
t

parties
par
,
les
les
tec
tre
hnologies
des
à
[
semiconducteurs

et
].
les
la
réels
tation
prémices
a
de
hitectures
l'électronique
tativ
de
de
puissance
dules
dans
puissance
les
d
années
matériaux
50.
les
Cette
t,
év
ts
olution
des
impli
dégradations
q
t
u
en
e
Enn
des
solutions
p
es
erformances
une
toujours
a
plus
e
élev
écique
ées
la
et

app
matériau
ortées
y
par
en
une
t
miniaturisation
semelle
to
drain
u
?
jours
seron
plus
dév
p
ées.
oussée
Présen
d
des
es
dules
comp
puissance
osan
Description
ts
mo
c'est-à-dire
d
un
puissance
nom
oration
b
mo
re
de
de
a
comp
ce
o-
articul
san
autour
ts
e(s)
par
t(s
u
ac-
nité
du
de
dul
surface
,
sans
la(es)
cesse
électronique(s).
plus
cette
imp
est
orta
fonctionnemen
n
elle
t
resp
[
d
3
cycles
].
détérioran
En
l'
con
s
trepartie
blage
les
t
con
s'a
train
la
tes
trib
thermomécaniques
des
au
n
sein
tes
des
en
mo
tales
dul
passif
e
[
s
,
de

pu
].
issance
de
son
au
t
l'élémen
dev
actif,
en
mo
ues
doiv
la
t
principale
être
cause
orés
de
manière
défaillance
limiter
de
plus
l'électronique
ossible
de
con
puissance
tes
mo
ces
derne
con
(
De
Intro
le
mon-
tage
),
assurer
suivi
électrique
des
vibrations,
et
55 %
20 % 19 % 6 %liaison
our
l'en
oduction
part
Figure
à
1
diélectrique

mais
Sc
au
h
dule
ém
d'en
a
Couc
d'un
couc
mo
susan
dule
e
de
b
puissance.
d
tage.
tre
La
ation
gure
ctri
1
ositif
représen
0.1.2
te
couc
u
dizaine
n
élec-
sc
mo
héma
ule
simplié
un
d'un
elle
mo
l'in
dule
2
de
tage
puissance
a
[
la
5
le
,
couc
6
q
].
d'un
Son
;
t
protégean
représen
o
tés
n
de
ts
bas
ation
en
ation
haut
est
:
rôle
Intr
orter
la
imp
semelle
d'arc
qui
he
p
cas
erme
mo
t
t
d'
dans
a
p
s
liée
surer
substrat
l
de
e
s
refroid
d'autre
issemen
du
t
un
de
liaison
la
l
structure
p
mais
unication
aussi
puce
de
du
limiter
)
les
de
déformations
t
induites
i
par
la
les
él
con
u
train
un
tes
ap
thermomécaniques
le
;
c
dule.
et
la
i
brasure
t
1
matériaux
qui
mo
p
de
ermet
encapsulation
d'assurer
de
une
constituée
liaison
t
à
l'ordre
la
micromètres.
fois
e
thermique
est
et
ne
mécanique
susammen
en
te
tre
la
la
dans
semelle
Cette
et
eut
le
dans
substrat
mo
céramique
faible
métallisé
enne
;
devra
mo
renforcée
le
atériau
substrat
cas
céramique
diérence
métallisé
tiel
(SCM)
est
qui
d'une
est
u
comp
par
osé
termédiaire
d'
la
:
ra

ure
une
et
céramique
part
assuran
reste
t
mon
l'isolation
par
électrique
l
du
e
système,
;

un
une
de
couc
qui
he
ermet
sup
comm
érieure
en
métallique
la
o
et
ù
reste
son
mo
t
;
gra
une
v
he
ées
passiv
les
(isolan
pistes
électrique)
du
u
mo
sert
dule
protéger
(circuit
puce
imprimé)
claquage
et
e
d'où
q
parten
e
t
(
les
matériau
connecteurs
c
externes,
sulation

t
une
disp
couc
des
he
h
inférieure
cs
du
de
même
v
métal
ro
app
nemen
orta
extérieur.
n
Les
t
constituan
d
d'un
e
dule
la
he
symétrie
passiv
et
et
p
La
ermettan
he
t
passiv
ainsi
est
de
d'un
dimin
don
uer
l'épaisseur
les
de
con
d'une
train
de
tes
Le
thermomécaniques
d
dans
cette
le
he
SCM
d'app
;
u
du
isolation
la
trique
brasure
t
2
ortan
qui
p
lie
éviter
la
formation
puce
électrique
au
le
SCM
dule.
et
couc
assure
p
ainsi
être
la
te
conduction
le
thermique
de
et
d
électrique
de
en
ou
tre
y
ces
tension
parties
elle
du
obligatoiremen
système.
être
sein
par
la
m
puce
d'encapsulation
qui
le
est
d
l'élémen
forte
t
de
actif
oten
du
10
système,
au








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