Description du sujet de thèse
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Nouvelle génération de substrats organiques pour la conversion d'énergie électrique
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les récentes avancées dans les moteurs électriques et l'électronique de puissance associée engendrent une hausse significative des besoins en densité de puissance. Cette augmentation de la densité de puissance implique ainsi des surfaces d'échange thermique réduites, ce qui amplifie les défis liés à l'évacuation de la chaleur due aux pertes produites par les composants d'électronique de puissance lors de leur fonctionnement. En effet, l'absence d'une dissipation adéquate entraîne une surchauffe des composants électroniques, impactant leurs performances, durabilité et fiabilité. D'autres problématiques liées au coût, à la réparabilité et aux contraintes thermomécaniques remettent en question les interfaces thermiques isolantes traditionnelles réalisées à base de céramique. Ainsi, il est impératif de développer une nouvelle génération de matériaux dissipateurs thermiques prenant en considération l'environnement du système.
L'objectif de cette thèse est de substituer dans les systèmes de modules de puissance le substrat céramique, qui a pour rôle principal d'être la couche diélectrique du système, par un composite à matrice organique thermo-conducteur. Le substrat actuel présente des limitations bien connues (fragilité, mauvaise interface, limite de cyclage, coût). Le substrat organique devra avoir une conductivité thermique la plus élevée possible (>3 W/m.k) afin de dissiper convenablement la chaleur émise tout en étant isolant électrique avec une tension de claquage d'environ 3kV/mm. Il devra également avoir un coefficient d'expansion thermique (CTE) compatible avec celui du cuivre afin de supprimer les phénomènes de délamination lors des cyclages subis par le dispositif pendant son temps de vie. L'innovation des travaux du doctorant résidera dans l'utilisation de (nano)charges très conductrices thermiquement qui seront isolées électriquement (revêtement isolant) et pourront être orientées dans une résine polymère sous stimulus externe. Le développement du revêtement isolant électrique sur le cœur thermo-conducteur se fera par voie sol-gel. La synthèse sera contrôlée et optimisée en vue de corréler l'homogénéité et l'épaisseur du revêtement aux performances diélectriques et thermique du (nano)composite. L'interface charge/matrice (source potentielle de diffraction des phonons) sera également étudiée. Un second volet portera sur le greffage de nanoparticules magnétiques (NPM) sur les (nano)charges thermo-conductrices. Des NPM commerciales seront évaluées (selon les besoins des nuances synthétisées en laboratoire pourront être également évaluées). Les (nano)composites devront posséder une rhéologie compatible avec les procédés de pressage et/ou d'injection.
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
Sciences des matériaux, chimie, matériaux diélectriques
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
STERNA Léo < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DRT/DSYS
CEA / GRENOBLE
38054 Grenoble Cedex
0438782661
Tuteur / Responsable de thèse
SIMONATO Jean-Pierre < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES
Centre de Grenoble
17, rue des Martyrs
38054 GRENOBLE Cedex 9
0438781139
En savoir plus
http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/plateformes/electronique-puissance.aspx
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Nouvelle génération de substrats organiques pour la conversion d'énergie électrique
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les récentes avancées dans les moteurs électriques et l'électronique de puissance associée engendrent une hausse significative des besoins en densité de puissance. Cette augmentation de la densité de puissance implique ainsi des surfaces d'échange thermique réduites, ce qui amplifie les défis liés à l'évacuation de la chaleur due aux pertes produites par les composants d'électronique de puissance lors de leur fonctionnement. En effet, l'absence d'une dissipation adéquate entraîne une surchauffe des composants électroniques, impactant leurs performances, durabilité et fiabilité. D'autres problématiques liées au coût, à la réparabilité et aux contraintes thermomécaniques remettent en question les interfaces thermiques isolantes traditionnelles réalisées à base de céramique. Ainsi, il est impératif de développer une nouvelle génération de matériaux dissipateurs thermiques prenant en considération l'environnement du système.
L'objectif de cette thèse est de substituer dans les systèmes de modules de puissance le substrat céramique, qui a pour rôle principal d'être la couche diélectrique du système, par un composite à matrice organique thermo-conducteur. Le substrat actuel présente des limitations bien connues (fragilité, mauvaise interface, limite de cyclage, coût). Le substrat organique devra avoir une conductivité thermique la plus élevée possible (>3 W/m.k) afin de dissiper convenablement la chaleur émise tout en étant isolant électrique avec une tension de claquage d'environ 3kV/mm. Il devra également avoir un coefficient d'expansion thermique (CTE) compatible avec celui du cuivre afin de supprimer les phénomènes de délamination lors des cyclages subis par le dispositif pendant son temps de vie. L'innovation des travaux du doctorant résidera dans l'utilisation de (nano)charges très conductrices thermiquement qui seront isolées électriquement (revêtement isolant) et pourront être orientées dans une résine polymère sous stimulus externe. Le développement du revêtement isolant électrique sur le cœur thermo-conducteur se fera par voie sol-gel. La synthèse sera contrôlée et optimisée en vue de corréler l'homogénéité et l'épaisseur du revêtement aux performances diélectriques et thermique du (nano)composite. L'interface charge/matrice (source potentielle de diffraction des phonons) sera également étudiée. Un second volet portera sur le greffage de nanoparticules magnétiques (NPM) sur les (nano)charges thermo-conductrices. Des NPM commerciales seront évaluées (selon les besoins des nuances synthétisées en laboratoire pourront être également évaluées). Les (nano)composites devront posséder une rhéologie compatible avec les procédés de pressage et/ou d'injection.
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
Sciences des matériaux, chimie, matériaux diélectriques
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
STERNA Léo < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DRT/DSYS
CEA / GRENOBLE
38054 Grenoble Cedex
0438782661
Tuteur / Responsable de thèse
SIMONATO Jean-Pierre < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES
Centre de Grenoble
17, rue des Martyrs
38054 GRENOBLE Cedex 9
0438781139
En savoir plus
http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/plateformes/electronique-puissance.aspx
