Actuellement équipé pour répondre à des tensions pouvant aller jusqu’à 100 volts, nos équipes d’Engineering et de Test sont actuellement en train d’opérer « quelques changements » pour que notre équipement C600 puisse tester des condensateurs à 1000 voire 2000 volts !
Pourquoi cette évolution, quelles sont les contraintes rencontrées et où en est ce projet mené par Sophie GABORIEAU et Yoan FRANÇOISE ?
Initiée par le Japon en 2017, la demande de développement de ‘Snubber Cap – RC’ à très haute tension va permettre à Murata de développer une nouvelle gamme de produits à destination d’applications nécessitant des tensions de claquage de 900 V et 1200 V, principalement dans le secteur de l’automobile (les voitures électriques).
Ce projet a été divisé en deux étapes :
- Le développement des procédés très haute tension a débuté en 2017 avec le 900 V et s’est poursuivi en 2019 avec le démarrage du 1200 V. Un gros travail est mené pour tenir les spécifications produits demandées en termes de tensions de claquage, de densités de capacité et d’ESR.
- La mise en place du test électrique a démarré en 2019 avec l’installation d’alimentations spécifiques ainsi que la modification de notre outil industriel pour que ce dernier puisse supporter des tensions pouvant aller jusqu’à 2000 V.
De nombreux acteurs sont impliqués dans la réalisation de ce projet : chez MIS, Sophie s’occupe de la fabrication de la ‘Snubber Cap’ et adapte les étapes de fabrication en fonction des résultats des tests électriques et de fiabilité.
« L’architecture du procédé 900 V est définie »
La majorité des tests électriques de fiabilité des produits sont actuellement réalisés manuellement au Japon dans un laboratoire R&D spécifique. MIS dispose aujourd’hui d’un équipement unique de test électrique compatible avec des caractérisations haute tension (le ‘C600’). Cet équipement de test est très sollicité et critique pour les besoins en production. En vue d’industrialiser le test haute tension Yoan a adapté l’équipement pour lui permettre de supporter une charge électrique aussi importante. Le prober ainsi que la carte à pointes ont également été modifiés pour que chacun pièce puisse être capable de supporter une tension à 2000 V.
De nombreuses contraintes ont dû être prises en compte pour mener à bien ce projet :
- Des ajustements de procédés ont dû être apportés pour limiter la déformation de nos plaques suites au très fort épaississement des couches diélectriques de la capacité. Cette problématique de déformation des plaques reste aujourd’hui le point critique de la technologie.
- Un travail important a également été réalisé pour l’optimisation des couches de métallisation, d’inter-métallisation et de passivation pour fiabiliser le procédé à haute tension et à haute température (200 °C requis au lieu des 150 °C habituels).
- Au niveau du test électrique, des mesures ont dû être mises en place pour protéger les personnes qui agissent sur cet équipement, mais également l’outil industriel en lui-même :
- La modification du Prober avec l’évolution du chuck (support qui permet de tester les plaques) ainsi que la mise en place d’interlock : sécurité qui coupe l’alimentation en cas d’intervention d’un opérateur et ainsi éviter une décharge électrique à 1000 V.
- La mise en place d’un système de sécurité sur le testeur en cas de destruction du condensateur à 1000 ou 2000 Volts. Un limiteur de courants a été installé pour contrôler l’énergie du condensateur : si ce dernier venait à exploser, son énergie serait « avalée » et limiterait ainsi les dégâts sur l’équipement.
- Des phases de contrôle avant chaque test de condensateur. Il est impératif de vérifier le hardware avant de démarrer la mesure d’un condensateur en haute tension pour éviter tout dommage à l’équipement. Pour rappel, une plaque comprend environ 4000 condensateurs.
« Des mesures ont dû être mises en place pour protéger les personnes »
À l’heure actuelle, l’architecture du procédé 900 V est définie et les résultats électriques des produits sont dans les spécifications attendues. L’une des prochaines étapes consiste à préparer l’industrialisation du procédé et donc du test industriel. Plusieurs échantillons ont été livrés à de potentiels clients pour cette technologie.
Pour le 1200 V, les premiers échantillons viennent d’être livrés mais la spécification visée en termes de densité de capacité et de tension de claquage n’étant pas encore atteinte, le développement du procédé devra continuer.
Cette modification de l’équipement de test électrique permettre à Murata Caen de devenir la 1ère chaîne industrielle pour la haute tension en silicium.
Le saviez-vous ?
Le tester est un équipement d’une valeur de 600 000 €, une panne sur cet équipement peut bloquer notre production pendant plusieurs jours voire semaines et entraîner des pertes importantes.
L’équipe de Grenoble au LETI (principalement Larry et Frédéric) travaille actuellement sur des technologies haute tension plus innovantes avec de nouveaux matériaux diélectriques pour atteindre des tensions bien supérieures à 1200 V.