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European Journal of Electrical Engineering
2103-3641
Revue des Systèmes
Revue Internationale de Génie électrique (1295-490X)
 

 ARTICLE VOL 10/5 - 2007  - pp.625-639  - doi:10.3166/rige.10.625-639
TITRE
Evaluation de technologies de substrats céramiques sous des cyclages en température de forte amplitude

RÉSUMÉ
Cette étude cherche à évaluer le comportement de substrats céramiques, utilisés pour la réalisation de modules de puissance, pour des applications aéronautiques, à haute température, et sous des cycles de température de forte amplitude. L'article présente les résultats expérimentaux obtenus sur des substrats céramiques de différentes technologies. Plusieurs véhicules de test ont été réalisés par la société MICROSEMI-APT Europe. Ils sont composés de différents substrats céramiques, assemblés par brasage sur des semelles AlSiC, dont des DCB AlN et Al2O3, ainsi que des solutions de technologie AMB comme le DAB (aluminium sur céramique AlN) ou des substrats Si3N4. Cet article montre les modes de défaillances et compare les différentes technologies dans le but d'identifier les principaux facteurs permettant d'améliorer la durée de vie des assemblages de puissance dans des environnements thermiques sévères.

ABSTRACT
Objective of the study is the evaluation of ceramic substrates used in power modules for aeronautic applications in high temperature with thermal cycles of great amplitude. This article presents experimental results carried out under such severe conditions for different technological ceramic substrates. Several test vehicles have been realised by MICROSEMI-APT Europe Company. They include various ceramic materials soldered on AlSiC base plate, of which DCB with AlN and Al2O3 ceramic substrates with and without dimples and different copper thickness, and AMB substrates with Si3N4 and DAB (aluminium on ceramic). This article shows the failure modes and compares several technologies in order to identify the main factors that could increase the lifetime expectancy of power modules in such harsh environments.


AUTEUR(S)
Laurent DUPONT, Zoubir KHATIR, Stéphane LEFEBVRE, Serge BONTEMPS, Régis MEURET

MOTS-CLÉS
haute température, modèle thermomécanique, substrat céramique, modes de défaillance, cyclage thermique, durée de vie.

KEYWORDS
high temperature, thermo-mechanical model, ceramic substrate, failure modes, thermal cycling, lifetime duration.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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