Contexte

Dans les applications aéronautiques et afin de contribuer à la décarbonation du secteur, l'augmentation de la densité de puissance des convertisseurs électroniques est primordiale. Les modules électroniques de puissance constituent le cœur des convertisseurs et ces derniers sont des dispositifs intégrant différents composants électroniques notamment les composants à semiconducteurs de puissance (CSP). Afin de garantir le bon fonctionnement sous forte densité de puissance, tous les constituants du module doivent être testés et validés sous les nouvelles contraintes. Entre autres, les joints d'attaches des CSP, présentent des faiblesses lors des cycles thermiques qui se menant à l'initiation et à la propagation des fissures dans les joints jusqu'à défaillance totale des modules. Afin d'éviter ce scénario catastrophique, de nouvelles solutions de joint d'attache doivent être investiguées.

Description du stage

L'objet du stage est de d'évaluer de nouvelles technologies permettant de joindre les CSP sur des substrats pour répondre aux nouvelles exigences. Il conviendra de considérer au démarrage les solutions technologiques potentielles, en fonction des contraintes de fabrication ainsi qu'en fonction des performances des joints. Les solutions retenues seront ensuite évaluées par du prototypage virtuel en utilisant des outils de simulations 3D. Des essais expérimentaux seront aussi réalisés afin d'optimiser les procédés de mise en œuvre et d'évaluer la qualité des joints à l'état initial et suite à un vieillissement accéléré. Finalement, les simulations et les résultats expérimentaux seront utilisés afin d'évaluer les modèles de durées de vie des joints d'attache.

Le travail de stage, encadré par une équipe de spécialiste en packaging électronique et en mécanique des matériaux et se fera en différentes étapes :
1. Bibliographie de référence sur les joints d'attaches des CSP et constitution d'une base de données.
2. Définition des solutions les plus pertinentes à explorer.
3. Modélisations thermique et mécanique des joints.
4. Optimisation du procédé de fabrication et évaluation des joints pour les différentes solutions sélectionnées en se basant sur des techniques de caractérisation non-destructives et destructives (microscopie acoustique, mesure d'impédance thermique, essais en cisaillement, microscopie électronique à balayage).
5. Vieillissement accéléré avec un suivi des propriétés afin d'identifier la ou les solutions les plus pertinentes.
6. Utilisation des modélisations 3D et des essais du vieillissement accéléré pour calibrer et faire une première évaluation des modèles de durées de vie des joints.
7. Présentation/synthèse des résultats et rapport final.

Formation : Elève en dernière année de cursus d'ingénieur
• Bases solides en sciences des matériaux avec des notions poussées en mécanique et thermique
• Modélisation éléments finis (logiciel Ansys, Comsol…)

Langues : Français ou Anglais

Spécialités : Mécanique des matériaux, thermique