INTRODUCTION
Les modules de puissance sont très répandus dans les convertisseurs de puissance. Plusieurs fonctions électriques, telles qu'une cellule de commutation, un interrupteur bidirectionnel en courant, un onduleur ou un pont redresseur, sont assurées par les modules de puissance disponibles dans le commerce.
Un module de puissance est constitué de puces semi-conductrices qui sont brasées sur un substrat céramique métallisé. Ce dernier intègre les pistes conductrices et assure une isolation électrique entre les puces et le support sur lequel le module de puissance est fixé. Le substrat céramique est ensuite fixé sur une semelle qui assure le maintien mécanique de l'assemblage et le transfert thermique vers la source froide. Les connexions électriques à l'intérieur du module de puissance sont assurées par des fils de liaison, ou bonding. Enfin, l'assemblage est mis en boîtier et encapsulé grâce à un gel silicone pour protéger les constituants du module de puissance des agressions externes. Pour maintenir la température de jonction des composants en dessous d'une valeur critique pendant le cycle de fonctionnement, le module de puissance est fixé sur un système de refroidissement en utilisant généralement une pâte thermique.
Depuis le début des années 2000, dans de nombreux domaines tels que le ferroviaire et l'avionique, un intérêt considérable est porté sur le développement de modules de puissance avec une densité de puissance élevée et fonctionnant à haute température (supérieure à 200 °C). Pour répondre à ce besoin, des améliorations sur le conditionnement (packaging) du module de puissance sont à apporter notamment grâce à l'utilisation de nouvelles technologies d'interconnexion alternatives aux fils de liaison (bonding) et de nouveaux matériaux pouvant supporter des contraintes thermiques élevées.
Dans cet article, les différents constituants d'un module de puissance (puces semi-conductrices, substrats céramiques métallisés, semelles, brasures, joints de poudre d'argent frittée à basse température, connexions électriques, encapsulant et systèmes de refroidissement) sont présentés en détail avec leurs procédés de mise en œuvre, leurs performances et leurs limites. Des solutions technologiques pour l'augmentation de la densité de puissance dans les modules de puissance et la haute température sont notamment avancées.
