Fatigue des composants d'électroniques de puissance - Physique de défaillance

Le développement de l'électronique de puissance dans de nouveaux domaines d'usage conduit à un accroissement des niveaux de sollicitations fonctionnelles et environnementales appliqués aux modules de puissance (automobile, aéronautique...). Dès lors, de nombreuses ruptures technologiques sont développées afin de satisfaire les objectifs parfois contradictoires de maîtrise des coûts, de réduction du poids et de l'encombrement, tout en améliorant les spécifications en termes de maintenabilité et de fiabilité.

Or, un certain nombre de freins limitent l'exploitation des prescriptions définies dans le champ de la sûreté de fonctionnement et, plus spécifiquement, pour l'évaluation de la fiabilité des dispositifs intégrés à semi-conducteurs de puissance. En effet, l'évaluation de la fiabilité, indissociable de l'approche statistique, est rendue délicate de par la grande durée de vie objectivée avec un faible taux de défaillance, les nombreuses évolutions technologiques et le faible volume de production des systèmes à semi-conducteurs de puissance.

La démarche présentée dans ce dossier propose une introduction à l'évaluation de la robustesse des assemblages à semi-conducteurs de puissance à partir d'une compréhension de la dégradation physique entraînant la défaillance, avec :

• la présentation des constituants d'un assemblage de puissance conventionnel et les principaux domaines d'application ;

• en rapport avec les profils de mission imposés, le défaut de l'état de l'art des principaux modes de dégradations conduisant à des défaillances principalement d'origine thermomécaniques ;

• dans le sens de l'approche de la physique de défaillance, l'exposé des principaux mécanismes et facteurs d'endommagement et des moyens permettant de les révéler.