Fiabilité des substrats en AlN utilisés dans les modules IGBT en environnement aéronautique

Adrien Zéanh (1, 2, 3) , Olivier Dalverny (2) , Eric Woirgard (4) , Stephane Azzopardi (4) , Moussa Karama (2) , A. Bouzourene (1) , J. Casut (1) , Michel Mermet-Guyennet (3)

1 TAES - THALES Avionics Electrical Systems
2 LGP - Laboratoire Génie de Production
3 PEARL - Power Electronics Associated Research Laboratory
4 IMS - Laboratoire de l'intégration, du matériau au système

Cet article expose une méthodologie d'évaluation de la durée de vie et de la fiabilité des substrats AlN utilisés dans les interrupteurs électroniques de puissance à IGBT. Le critère de rupture a été formulé suivant le concept du maillon faible, avec une approche de Weibull. Les paramètres du matériau ont été déterminés sur des éprouvettes soumises à des essais de flexion 3 points. Afin de vérifier la validité de la démarche proposée, un calcul thermomécanique non linéaire par la Méthode des Éléments Finis a permis d'évaluer le nombre de cycles thermiques avant rupture d'un substrat métallisé, et de le confronter aux résultats expérimentaux. La démarche a ensuite été appliquée à deux configurations d'un module IGBT conçu pour une utilisation en environnement aéronautique. Le profil de chargement correspondant a été considéré pour déterminer par simulation numérique, l'évolution des contraintes principales maximales dans les substrats. Leurs fiabilités ont ainsi été évaluées et confrontées aux exigences du cahier des charges.

Domaines: Energie électrique

Adrien Zéanh, Olivier Dalverny, Eric Woirgard, Stephane Azzopardi, Moussa Karama, et al.. Fiabilité des substrats en AlN utilisés dans les modules IGBT en environnement aéronautique. Conférence sur l'Electronique de Puissance du Futur, Jul 2008, Tours, France. pp.CD. ⟨hal-00324017⟩