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Soutenance de thèse de Morgane MOUSNIER

par Isabelle Clarysse - publié le

Morgane MOUSNIER soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

"Apport de la thermographie infrarouge à l’analyse de défaillance de composants et systèmes électroniques"

La soutenance se déroulera vendredi 13 septembre à 10h30, site UPS, dans l’Amphithéâtre CONCORDE, bâtiment U4.

Jury :
M. Thierry LEBEY - Université Toulouse III - Paul Sabatier - Directeur de thèse
M. Vincent BLEY - Université Toulouse III - Paul Sabatier - Co-directeur de thèse
M. Jérémie GRISOLIA - INSA Toulouse - Examinateur
Mme Nathalie TRANNOY-ORBAN - Institut de Thermique, Mécanique et Matériaux - Examinateur
M. Zoubir KHATIR - SATIE - IFSTTAR - Rapporteur
M. Laurent BECHOU - Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système - Rapporteur
M. Kévin SANCHEZ - CNES - Invité
M. Olivier VENDIER - Thales Alenia Space - Invité

Mots-clés : Thermographie infrarouge,Analyse de défaillance,Composant électronique,Circuit imprimé,Localisation,Caractérisation

Résumé :
Depuis les années 1960, l’industrie du semi-conducteur s’est alignée sur la loi de Moore qui prévoit le doublement de la densité d’intégration des transistors par unité de volume tous les deux ans. La loi de Moore comporte deux lois empiriques qui décrivent l’évolution de la complexité et de la miniaturisation des composants électroniques, initialement pour accroître la vitesse de calcul des ordinateurs. Cette évolution des composants électroniques amène à des structures plus complexes, notamment des structures 2,5D et 3D où les puces sont empilées ou placées les unes sur les autres, dans un même boîtier. Cette complexité amène de nouvelles difficultés dans l’expertise de ces composants. Parmi les techniques permettant l’analyse des composants électroniques, la Thermographie Infrarouge (TIR) a été choisie pour mener le travail de thèse car elle montrait un réel potentiel. La TIR est une technique de mesure du rayonnement infrarouge non destructive et sanscontact. Le système du CNES est équipé d’une caméra en antimoniure d’indium qui permet de mesurer le rayonnement infrarouge de longueur d’onde 3-5µm avec une résolution spatiale pouvant aller jusqu’à 3µm. La mesure du rayonnement infrarouge est plus classiquement répandue dans l’industrie pour effectuer du contrôle structural non destructif (CND) sur des composites ou alliages d’aluminium pour usage aéronautique par exemple. Dans le cadre de la thèse, la TIR est utilisée principalement avec 3 modes de fonctionnement pour effectuer de l’analyse de défaillance. Thermographie à détection synchrone ou lock-in thermography : en thermographie lock-in le composant sous test (DUT) est sollicité par une activation électrique, synchronisée avec la prise d’image de la caméra IR. Cette analyse permet d’obtenir une image d’amplitude qui donne l’intensité du point chaud créé par le défaut, et une image de phase qui contient des informations sur le retard entre l’émission du rayonnement et sa perception par la caméra. Mesure de température : la mesure de température nécessite une calibration très précise afin de convertir le flux de photons perçu par la caméra en température. Acquisition de phénomène rapide ou trigger delay : le trigger delay fait partie de la thermographie active basée sur une méthode d’échantillonnage temporel. Ce mode d’acquisition permet d’augmenter artificiellement la fréquence d’échantillonnage de la caméra afin d’analyser des évènements thermiques transitoires rapides répétables. La principale difficulté du domaine IR est l’émissivité de surface, souvent très hétérogène pour les composants électroniques. L’application d’un revêtement a démontré son utilité en cas de mesure de température réelle, mais également en localisation de défaut en permettant une localisation plus précise du défaut. Cependant, le revêtement n’est pas toujours possible il peut être invasif. La TIR a démontré ses capacités de caractérisation, notamment via la mesure de température à fort grandissement en effectuant une calibration adaptée. En effet, il a été possible d’effectuer une mesure de température au travers d’un substrat silicium, sur des composants de taille de l’ordre de la dizaine de micromètre. Il a également été possible d’établir très rapidement une solution de design debug. Pour la localisation par TIR, l’excitation électrique ainsi que des utilisations moins classiques ont été explorées. Les différents essais conduits ont démontré que l’utilisation des ultrasons était relativement invasive, donc plutôt destinée à l’analyse de matériau massif. L’utilisation d’un flash pour créer la source de chaleur apporte des résultats satisfaisants mais pour des applications relativement restreintes. Cependant, elle permet de distinguer des matériaux organiques non chargés, invisibles aux rayons-X par exemple. Comme toutes techniques, la TIR possède ses avantages mais également ses faiblesses. Ainsi, plusieurs techniques complémentaires à la TIR sont proposées.