Soutenance de thèse de Paul Bruyère

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Résumé : Des convertisseurs de plus forte puissance et avec de meilleurs rendements peuvent être obtenus via l’utilisation des composants à grand-gap. Néanmoins, un environnement d’intégration particulier nécessite d’être mis en œuvre pour ces puces. En effet, de par leurs vitesses de commutation plus élevées et surfaces réduites, leurs performances peuvent fortement être influencées par le packaging. Afin de répondre à cette problématique, plusieurs puces sont souvent intégrées au sein d’un même module de puissance permettant d’obtenir des performances électriques et thermiques remarquables. Cependant, ce type d’assemblage fortement intégré admet quelques limites vis-à-vis des critères d’éco-conception. En effet, dans le cas d’une défaillance constatée sur une de ses parties, une mise au rebut de l’entièreté du module est à déplorer en raison de cette forte intégration. Une certaine valeur fonctionnelle est alors perdue avec un tel scénario. Pour y remédier, l’intégration des puces peut être envisagée à une granularité plus faible sous la forme de boitiers discrets. Cette solution moins intégrée bénéficiant aux critères d’éco-conception admet néanmoins des performances électriques et thermiques plus limitées. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans ce contexte de packaging en proposant un nouveau concept d’intégration permettant de satisfaire des critères d’éco-conception et de performance. Pour cela, un assemblage de puissance modulaire et démontable est proposé.  Ce module se base notamment sur l’utilisation de prépackages, intégrant une puce SiC 1,2 kV, assemblés par pression au travers de cartes mères. Pour cette proposition, des problématiques de tenue en tension, d’interconnexion électrique et d’éléments parasites (résistance et inductance) sont étudiées en détail. Des concepts d’isolation adaptés à la technologie PCB et des interconnexions électriques démontables basées sur des matériaux déformables sont notamment proposés dans ces travaux. Un prototype de module de puissance modulaire et démontable est également développé et comparé aux autres modules classiquement utilisés en EP.

Lien vers le manuscript de thèse (à venir)

Direction de thèse :
Yvan AVENAS (Professeur des universités, Grenoble INP-UGA), directeur de thèse
Eric VAGNON (Maître de conférence, Ecole Centrale de Lyon, Laboratoire AMPERE), co-encadrant

Présentation de la soutenance :

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Citer ce travail de recherche :

Articles de revue :
•    P. Bruyere et al., “Field Plate Integration for Mitigating Partial Discharge Activity in PCB-Embedded Power Electronic Modules”, MDPI Energies, 2024
(DOI : https://doi.org/10.3390/en17092035)
•    P. Bruyere et al., “Electrical Characterization of Modular 3D Packaging Assembled with Removable Metal Parts”, IEEE Transactions on IAS, 2025 (soumis)

Articles de conférences/symposium etc... :
•    P. Bruyere et al., “Impact of the Printed Circuit Board Geometrical Design on the AC Breakdown and Partial Discharge Activity in Air”, IEEE CEIDP, 2023
(DOI : 10.1109/CEIDP51414.2023.10410485)
•    P. Bruyere et al., “Metal-Air-FR4 Electrical Field Management with Embedded Electrical Field Plates for PCB Embedded Power Electronics”, IEEE CIPS, 2024
(DOI : je n’ai pas)
•    M. Ferber, P. Bruyere et al., “Stray Inductance of a Modular Switching Cell Designed for Easier Disassembly”, IEEE CIPS, 2024
(DOI : je n’ai pas)
•    P. Bruyere et al., “Electrical Characterization of Modular 3D Packaging Assembled with Compressed Metal Foams”, IEEE APEC, 2025
(DOI : 10.1109/APEC48143.2025.10977264)
•    P. Bruyere et al., “Electrical Characterization of Solderless Interconnections Dedicated to Pressure Assembly Power Modules”, IEEE IWIPP, 2025
(DOI : 10.1109/IWIPP61784.2025.10971546)
•    P. Bruyere et al., “Caractérisation Électrique d'un Packaging Modulaire 3D Assemblé par Pression et Incluant des Mousses Métalliques”, SGE, 2025