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Doan, Thi Bang. Contribution à l'intégration 3D de composants passifs pour l'électronique de puissance

Doan, Thi Bang (2014). Contribution à l'intégration 3D de composants passifs pour l'électronique de puissance.

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Résumé en francais

L'intégration des composants à semi-conducteur, qui s'est développée depuis de nombreuses années, a conduit à une augmentation des performances des systèmes électroniques. L'intégration d'un module compact, regroupant le composant actif et son circuit de commande, permet d'atteindre une réduction du volume de la partie liée à la commutation de puissance. Cependant, les interconnexions et les composants passifs tels que les inductances, les condensateurs ou les transformateurs constituent encore une limite tant pour les performances que pour l'intégration (3D ou non) des systèmes de puissance. La tendance actuelle est à la réduction substantielle du volume occupé par les composants passifs associés aux composants actifs, ceci afin d'augmenter la miniaturisation, les performances, la fiabilité tout en réduisant les coûts. La conception de modules intégrant des composants actifs et des composants passifs qui soient de plus intégrés en 3D peut maintenant être envisagée en raison des progrès technologiques réalisés dans le domaine de l'intégration et par l'utilisation de matériaux présentant de fortes permittivités. Notre thèse s'inscrit dans cette démarche en se focalisant plus particulièrement sur les condensateurs, très largement utilisés et consommateurs de volume importants dans le convertisseur. Les matériaux ferroélectriques sont choisis en raison de leurs fortes permittivités, leur compatibilité avec la technique de sérigraphie, procédé relativement simple et économique permettant de réaliser des composants planaires. En plaçant les semi-conducteurs et leurs circuits de commande directement sur les condensateurs multicouches sérigraphiés, il en résulte une réduction des boucles d'interconnexions, une diminution du volume et une augmentation de la fiabilité et des performances. Des fonctions de découplage et de stockage ont été expérimentalement vérifiées dans deux topologies de convertisseurs continu-continu (DC-DC). Une étude a également été menée afin de statuer sur l'impact du pressage isostatique à froid (CIP) sur les propriétés diélectriques des couches ferroélectriques. Outre la réduction de l'épaisseur des couches diélectriques, et ainsi, une augmentation de la valeur du condensateur, la comparaison entre des condensateurs ayant subis ou non le CIP montre que c'est une méthode efficace pour augmenter la valeur de leur capacité. L'intérêt de cette méthode est substantiel pour des applications nécessitant de fortes valeurs de capacités en vue d'un meilleur découplage et filtrage.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Lebey, Thierry
Forest, François
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Intégration des composants passifs - Condensateurs multicouches intégrés - Convertisseur intégrés DC-DC - Sérigraphique - Matériaux céramiques ferroélectriques - Pressage isostatique à froid
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :17 Apr 2015 16:48