Sujet de thèse CIFRE : Thématique fiabilité
« Etude des interactions électriques conduites sur des composants et
systèmes électroniques »
Introduction
Ce sujet s’inscrit dans le cadre des activités de recherche du LaMIPS (Laboratoire de
Microélectronique et Physique des Semi-conducteurs ». et plus particulièrement dans l’axe
de recherche portant sur la fiabilité des composants et systèmes électroniques.
La finalité de ce sujet est de compléter les outils de modélisation et de simulation dans les
domaines de fréquence, puissance et énergie correspondant aux évènements électriques
accidentels conduits de type décharge électrostatiques, surtension électrique regroupés sous
le nom EOS (Electrical Over Stress). Cette étude s’applique aux composants de protection,
aux circuits intégrés et aux systèmes électroniques.
Contexte
Une grande attention est dédiée, depuis plusieurs années, à la désensibilisation des
composants électroniques pour minimiser les effets destructifs dus aux phénomènes de
décharge électrostatique ESD, notamment en introduisant des circuits de protection interne.
Les chaînes de fabrication, elles aussi, ont bénéficié d’améliorations pour réduire le taux de
circuits défaillants liés à ces faits. Les évolutions technologiques et l’amélioration
permanente des protections contre les accidents de type décharge électrostatique ESD ont
laissé apparaitre un autre type de mécanisme de défaillance, que nous appellerons ici
interaction électrique conduite ou Over Voltage Stress (OVS), et qui devient la cause d’une
proportion de plus en plus importante de défauts de qualité et de fiabilité pour les fabricants
de composants et les assembleurs.
Les standards ESD actuels se rapportent à des domaines de test bien spécifiques en
durée et en quantité d’énergie (Fig. 1) qui ne couvrent qu’une partie des évènements de
type EOS. Dans un contexte global d’amélioration de la qualité et du zéro défaut demandé,
par exemple par le marché automobile, un nouveau besoin de renforcer la tenue des
composants à ce type de stress est impératif. En conséquence, il est nécessaire de prendre
en compte lors de la conception, la caractérisation et la qualification des composants, une
couverture de test élargie à ces phénomènes. Ceci pousse la communauté électronique
industrielle internationale à mettre en place de nouvelles méthodes standardisées ainsi que
de nouveaux équipements de test de type EOS puis à faire évoluer les standards actuels.
Pour cela, la société Presto Engineering a déjà commencé à mettre en place un
prototype expérimental de caractérisation dans le domaine EOS, le TPG (Transient Power
Generator). Ce banc expérimental a la possibilité de soumettre des circuits ou des
composants a des stress électriques conduits autres (fréquence, énergie…) que ceux décrits
dans les normes de test ESD et va permettre la mise en évidence des mécanismes de
défaillance consécutifs aux surtensions de nature OVS.