Matériaux de substrat

Le choix d’un substrat adapté joue un rôle central dans le fonctionnement et la fiabilité du module assemblé. Les substrats en céramique présentent une conductivité thermique supérieure à celle du matériau classique employé pour les circuits imprimés (FRx), et ce, sur plusieurs ordres de grandeur.

Le modèle de circuit électrique peut être réalisé directement sur ces substrats en limitant au minimum l’influence des capacités parasites grâce à l’impression en couche épaisse sur plusieurs couches. Des interconnexions permettent des modèles de circuits bidirectionnels. Par ailleurs, en raison de leur coefficient de dilatation thermique (CTE) peu élevé en comparaison de celui des circuits imprimés FRx classiques, les supports de circuit en céramique sont parfaitement adaptés aux systèmes de semiconducteurs usuels.

Cela permet l’emploi de puces nues (bare dies) avec la technologie Chip-on-Board (COB) pour les applications impliquant des conditions environnementales difficiles (environnement hostile), lesquelles requièrent une fiabilité à toute épreuve de la liaison entre substrat et semiconducteur. Pour la conception des modules électroniques, il est également possible d’utiliser des substrats DCB (Direct Copper Bond) offrant une meilleure conductivité, ainsi que des substrats métalliques isolés (IMS) pour une répartition optimale des pertes thermiques des modules d’électronique de puissance. Les substrats sont généralement associés à un dissipateur thermique (puits de chaleur) afin de répartir efficacement les pertes électriques. Outre les alliages métalliques classiques, comme le molybdène-cuivre, il est possible de mettre en œuvre des solutions alternatives adaptées utilisant des matériaux composites comme l’Al-SiC ou l’AIG, lesquels permettent une réduction de poids non négligeable.

Module de LED de puissance sur substrat IMS pour une dérivation efficace des pertes thermiques

Variateur électronique de vitesse avec conception de circuit empilée pour commande d’entraînement motorisé