ETUDE ET REALISATION n'UNE FONCTION INTERRUPTEUR EN TECHNOLOGIE HYBRIDE A HAUTE INTEGRATION

The main part of a static converter is the switch function. Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) are now employed in most of medium power applications and their evolution is turned towards high power applications, such as railway traction. Because of the high power densities dissipated in these components, electrical and thermal pelformance of a power module is strongly linked. to its structure and its cooling system. This study deals with a process of integration in power electronics. The main goal is to improve compactness and reliability of power modules. After a presentation of the conventional structure of a module and the thermal concepts generally used in power electronics, we propose several solutions to reduce the thermal resistance of a module. First, an efficient heat sink was integrated in the module. The cooling principle is single-phase forced co~vection in microchannels. We propose a methodology to estimate the thermal resistance of multichip modules cooled with this type of heat sink. In ~ second stage, we propose a new technique of interconnexion for power devices, which allows to cool them on both sides. Then, a study of the substrates used in the modules is presented. In aIl cases, realisations and tests of prototypes allow to validate the model of the module and to show the feasibility of the proposed concepts.La base d'un convertisseur statique est la fonction' interrupteur. Pour remplir cette fonction, les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) se sont imposés dans le domaine des moyennes puissances. A l'heure actuelle, leur évolution est tournée vers les applications de forte *puissance, comme la traction ferroviaire. En raison des fortes densités de puissance générées dans ces composants, les performances électriques et thermiques d'un module sont fortement liées à son architecture et à son système de refroidissement. Cette étude s'inscrit dans une démarche d'intégration en électronique de puissance, avec pour objectif l'augmentation de la compacité et de la fiabilité des modules. Après une présentation de la structure classique et des notions de thermique généralement utilisées en électronique de puissance, nous proposons différentes solutions pour diminuer la résistance thermique des modules. La première consiste à intégrer un refroidisseur performant, basé sur la convection forcée monophasique dans des microcanaux. Nous présentons une démarche permettant d'estimer la résistance thermique des modules multipuces avec ce type de refroidissement. Dans une seconde phase, nous proposons un nouveau type d'interconnexion des composants de puissance, permettant de les refroidir sur leurs deux faces. Enfin, une réflexion sur les substrats utilisés dans les modules est initiée. Dans tous les cas, la réalisation et les tests de prototypes permettent de valider la modélisation des modules et de montrer la faisabilité des approches proposées