Frittage de nanoparticules Ag pour application véhicule électrique

Cadre et contexte:
Dans tous les domaines d’application, tels les systèmes nomades ou automobiles, la miniaturisation des modules de puissance permet d’intégrer les convertisseurs au plus près des fonctions. Elle améliore aussi leur efficacité énergétique.
Les densités de puissance deviennent très importantes, en particulier pour les onduleurs moteurs ou les chargeurs de batteries pour les véhicules électriques. Les températures de fonctionnement peuvent dépasser les 175°C. Pour tenir à de telles conditions d’usage, le frittage Ag est une alternative désormais incontournable aux brasures tendres à base d’étain pour créer des puits thermiques, et réaliser une connectique performante pour les commutations à hautes fréquence qu’autorise la technologie GaN. Sa mise en œuvre doit être étudiée sur des cas concrets.
Le frittage Ag sans pression présente de multiples avantages pour le packaging et l’assemblage : excellentes conductivités thermique et électrique, stabilité en température, intégrité des puces de puissance lors de l’assemblage. Cherchant les performances électriques et thermiques et la rationalisation du coût, nous nous intéressons au frittage sur des surfaces cuivrées et aux architectures 3D.
 
Travail demandé :
 Ce stage cible l’étude et la réalisation de sous-modules constitués de puces de puissance grand gap (GaN/Si ou SiC), frittées sur du cuivre nu. Ils sont destinés à être intégrés dans divers substrats innovants, pour des applications véhicule électrique ou photovoltaïque.
L’objectif du stage est la compréhension, la mise au point et la caractérisation d’un procédé de frittage de puce sur substrat cuivre. Il se décompose en plusieurs phases :
ØBibliographie (Ag fritté, structure des modules de puissance, propriétés mécaniques et thermiques des substrats et assemblages, physico-chimie des interfaces) et formation aux équipements de procédé et de caractérisation.
ØPlan de simulations thermomécaniques (calculs analytiques et modélisation par éléments finis sous ANSYS).
ØPlan d’expériences itératifs pour comprendre et améliorer le frittage du sous-module. Des paramètres comme la nature et la géométrie du substrat, la préparation des surfaces à fritter et un screening de différentes pates à fritter seront investigués. Caractérisations morphologiques, mécaniques, chimiques et thermiques.
ØSynthèse, identification d’un Best Know Process, et identification de fenêtres de procédés

Si vous êtes intéressé par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi qu’une lettre de motivation à christine.laurant@cea.fr

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