Arnaud ESCRIVA soutiendra sa thèse le lundi 9 février 2026 à 09 h 45 – amphithéâtre Concorde, bat. U4 de l’Université Paul Sabatier, sur le sujet : « Matériaux isolants à gradation de champ pour le packaging des composants de puissance haute tension enfouis dans les circuits imprimés PCB pour les applications aéronautiques« .
Ces travaux, encadrés par Sombel Diaham, Zarel Valdez-Nava et Vincent Bley ont été réalisés au sein du groupe MDCE dans le cadre d’une collaboration industrielle entre le LAPLACE et Safran Tech.
Composition du jury :
- M. Jérôme CASTELLON, Rapporteur, IES, Université de Montpellier
- M. Cyril BUTTAY, Rapporteur, CNRS Ampère
- M. Laurent BOUDOU, Examinateur, LAPLACE, Université de Toulouse
- Mme Rachelle HANNA, Examinatrice, G2ELAB, INP Grenoble
- M. Nicolas ROUGER, Examinateur, CNRS, LAPLACE
- M. Sombel DIAHAM, Directeur de thèse, Université de Toulouse
Les membres invités sont :
- M. Vincent BLEY, co-encadrant, Laplace, Université de Toulouse
- M. Toni YOUSSEF, co-encadrant, Safran Tech
Dans cette thèse, l’objectif principal était de concevoir et de mettre en œuvre un matériau à gradient de permittivité, (Field Grading Material ou FGM), afin d’améliorer la tenue en tension dans des modules de puissance intégrés directement au sein d’un PCB (« embedded »). Le procédé consiste à disperser des particules de BaTiO₃ à haute permittivité dans une résine époxy, puis à les faire migrer par électrophorèse vers les zones de fort champ électrique situées autour des composants et des pistes en cuivre. Sous l’effet d’une tension continue, les particules se concentrent ainsi localement, formant une couche à forte permittivité qui atténue le champ électrique et retarde le phénomène de claquage. Les analyses microscopiques (notamment au MEB) ont permis de confirmer la répartition graduelle des particules dans la résine, avec des taux de remplissage dépassant 40 % près des électrodes. Les tests préliminaires de tenue en tension (jusqu’à 75 kV rms, 50 Hz) ont montré une nette amélioration par rapport aux isolants de référence (FR4 ou résine époxy classique), et valident l’intérêt de cette approche pour des applications de plus en plus exigeantes en tension et en compacité, notamment avec des composants à grand gap (GaN ou SiC). Au terme de la thèse, ces FGMs ont été effectivement appliqués autour de composants électroniques intégrés dans un PCB embedded, démontrant ainsi la faisabilité de la solution. Des tests électriques complémentaires, incluant des essais de fiabilité à plus long terme et sous différentes contraintes (thermiques, mécaniques) restent cependant nécessaires pour vérifier si les améliorations obtenues dans les échantillons simplifiés sont transposables dans des démonstrateurs.
