LogoLogo

Lale, Adem. Architectures d'intégration mixte monolithique-hybride de cellules de commutation de puissance sur puces multi-pôles silicium et assemblages optimisés

Lale, Adem (2017). Architectures d'intégration mixte monolithique-hybride de cellules de commutation de puissance sur puces multi-pôles silicium et assemblages optimisés.

[img]PDF - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
11Mb

Résumé en francais

Actuellement, le module de puissance (convertisseur de puissance) standard hybride 2D est la technologie de référence qui domine le marché de la moyenne et de la forte puissance. Ce dernier se présente sous la forme d'un boitier à multi-puces discrètes. Les puces à semi-conducteur sont reliées entre elles par des faisceaux de wire-bonding (câblage par fils) pour former des cellules de commutation. La technologie d'interconnexion wire-bonding présente une grande maturité technologique, et ses modes de défaillance sont bien connus aujourd'hui. Toutefois, cette technologie est un facteur limitant en termes de performances électrique et thermomécanique, d'intégrabilité tridimensionnelle et de productivité. Ces travaux de thèse ont pour objectif de proposer et d'étudier de nouvelles architectures de convertisseurs de puissance très intégrés. Comparée à la technologie hybride, dite de référence, les architectures proposées visent à un degré d'intégration plus poussé, avec un effort d'intégration partagé et conjoint au niveau semi-conducteur (intégration monolithique) et au niveau assemblage (intégration hybride). L'intégration monolithique consiste à intégrer les interrupteurs formant les cellules de commutation dans de nouvelles architectures de puces, passant ainsi de la notion de puce dipôle à celle de macro-puce multi-pôle. L'intégration hybride repose sur le développement de nouvelles technologies de report et d'assemblage de ces macro-puces. Pour valider les trois nouvelles architectures d'intégrations proposées, la démarche a consisté dans un premier temps à étudier et valider le fonctionnement des nouvelles puces par des simulations SentaurusTM TCAD. Ensuite, les puces multi-pôles ont été réalisées en s'appuyant sur la filière IGBT disponible dans la plateforme de micro-fabrication du LAAS-CNRS. Pour finir, les puces ont été reportées sur des cartes PCB, afin de réaliser des circuits de conversions prototypes. La maille de commutation très intégrée proposée présente une inductance parasite inférieure au nanohenry, ce qui est remarquable comparée à ce qui est présenté dans l'état de l'art (env. 20 nH).

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bourennane, Abdelhakim
Richardeau, Frédéric
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS ; Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Convertisseur de puissance multi-phase - Cellule de commutation - Intégration monolithique - Intégration hybride - Reverse Conducting-IGBT (RC-IGBT) - Simulation SentaurusTM TCAD - Carte PCB prototype - Microélectronique - Microfabrication
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :01 Mar 2018 09:46