Failure mechanisms and reliability of the Al-chip-metallization during power cycling

Camille Durand (1, 2, 3) , Daniel Coutellier (2, 3) , Hakim Naceur (3, 2) , Markus Klingler (1)

1 Robert Bosch GmbH, Robert Bosch Campus 1, D-71272 Renningen, Germany
2 LAMIH - Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201
3 ENSIAME

Cet article étudie les mécanismes de rupture et la fiabilité de la couche de métallisation d'une puce électronique d'un nouveau module de puissance, remplaçant les fils de connexion par un clip en cuivre. A la fois des tests de cycles actifs de puissance et des simulations thermomécaniques par éléments finis ont été réalisés. Cette étude utilise les simulations numériques pour analyser en détail les déformations plastiques et la propagation de fissures dans la métallisation de la puce sous différents cycles actifs de puissance. Les modèles de durée de vie sont ensuite déduits en corrélant la durée de vie des modules obtenue par expérimentation avec les déformations plastiques et les critères de propagations de fissures calculés correspondants.

Mots clés: CTOD; durée de vie; thermomécanique; MOSFET; cycles actifs de puissance; Al métallisation; méthode élements finis (FEM) simulations; propagation de fissure; module de puissance

Domaines: Mécanique [physics]

Camille Durand, Daniel Coutellier, Hakim Naceur, Markus Klingler. Failure mechanisms and reliability of the Al-chip-metallization during power cycling. CFM 2015 - 22ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2015, Lyon, France. ⟨hal-03444889⟩