Vieillissement des connexions dans les modules de puissance : vers une approche numérique multi-physiques

Guillaume Pellecuer (1, 2, 3) , Jean-Jacques Huselstein (1, 3) , Thierry Martiré (1, 3, 4) , François Forest (1, 3) , André Chrysochoos (2) , Olivier Arnould (5)

1 GEMS - Génie électrique, Matériaux et Systèmes
2 ThM2 - ThermoMécanique des Matériaux
3 IES - Institut d’Electronique et des Systèmes
4 NRJ - Énergie
5 BOIS - Bois

Ce poster présente un premier essai d'approche numérique du vieillissement des wirebonds dans les modules de puissance à semi-conducteurs qui tient compte des différents mécanismes de couplage multi-physiques qui se produisent au cours de la vie du composant. Les interactions électro thermiques et thermomécaniques sont décrites physiquement et modélisées numériquement. Les calculs montrent d'importantes déformations viscoplastiques dans les zones de connexion et au niveau des fils de bonding dès les premiers cycles de chargement. Une stabilisation quasi-cyclique des états mécaniques et thermiques est observée à plus de cent cycles (accomodation viscoplastique). Les mécanismes d'endommagement par fluage-fatigue deviennent alors prépondérants en induisant des couplages mécaniques-électriques.

Mots clés: Fiabilité; Modules de puissance IGBT; Cycle thermique; Fatigue thermomécanique; Wirebonds

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Guillaume Pellecuer, Jean-Jacques Huselstein, Thierry Martiré, François Forest, André Chrysochoos, et al.. Vieillissement des connexions dans les modules de puissance : vers une approche numérique multi-physiques. Journée des électroniques de puissance - GDR SEEDS, Mar 2022, Grenoble, France. 2022. ⟨hal-03624647⟩