Depuis 2013, la Plateforme Matériaux du CEA, située à Labège (France), mène des travaux de R&D sur les céramiques et les procédés de fabrication additive. Les matériaux et procédés développés visent des applications telles que les pièces céramiques pour le packaging électronique, les moules pour la production de pièces complexes, les dispositifs de filtration et de diffusion, ainsi que les matériaux durs et réfractaires destinés à l'outillage et aux procédés industriels. Par exemple, l'équipe a mis au point un procédé de fabrication 3D innovant pour produire des substrats céramiques en 3D, améliorant à la fois la compacité et la gestion thermique des modules de puissance.

Nous rejoindre, pour quoi faire ?

Les architectures 3D basées sur des substrats céramiques ou hybrides (céramique/circuit imprimé) sont reconnues par la communauté européenne du packaging électronique comme une technologie clé pour accompagner les transitions énergétique et numérique. Elles répondent aux besoins croissants de compacité, de fiabilité et de performance des systèmes électroniques basés sur les composants à large bande interdite (WBG), notamment pour la mobilité électrique et pour les télécommunications. Les substrats céramiques 3D offrent une grande liberté de conception, favorisant des systèmes plus compacts et des performances électriques et thermiques optimisées. Le nitrure d’aluminium associe d’excellentes propriétés diélectriques à une forte conductivité thermique (>150 W/m·K).

De ce fait le CEA et le Laboratoire Laplace avec le soutien de la région Occitanie ont démarré un programme de recherche « 3DNAMIC » dédié à l’étude de structures céramiques 3D en nitrure d'aluminium destinées au packaging électronique et à la gestion thermique des composants électroniques.

Le post-doc de 12 mois que nous vous proposons s’inscrit dans le cadre du projet 3DNAMIC, il a pour objectifs :

i.    Caractériser les propriétés thermiques (à savoir la conductivité et la diffusivité thermiques) des céramiques issues de la fabrication additive (FA) obtenues dans le cadre du projet 3DNAMIC.

ii.    Réaliser une analyse comparative des propriétés thermiques de céramiques produites par FA sur des éléments unitaires et sur des structures modèles, en utilisant différents matériaux disponibles sur la Plateforme Matériaux du CEA.

iii.    Proposer, qualifier et valider, numériquement puis expérimentalement, des structures de dissipation thermique pour les céramiques obtenues par FA dans le cadre du projet 3DNAMIC.

Qu’attendons-nous de vous ?
Les compétences et qualités indispensables :
Vous avez avant votre prise de fonction, obtenu un doctorat en science des matériaux, physique, mécanique ou microélectronique (ou équivalent).
Votre formation doctorale a un lien fort avec la thermodynamique des matériaux et/ou la céramique. Vous maîtrisez les techniques de caractérisation thermique avec une expérience pratique dans au moins l’une des techniques suivantes :  LFA/laser flash, 3-omega, thermométrie IR, méthodes stationnaires, méthodes transitoires. Vous avez également démontré vos compétences en métrologie (étalonnage, répétabilité/reproductibilité, analyse des erreurs), en analyse des microstructures et dans l’étude des corrélations entre structure et propriétés des matériaux (notions de base en SEM/EDS, XRD, imagerie optique, …).
Vous connaissez et pendrez en main au cours du post-doc la conception et la validation de structures de dissipation thermique, vous réaliserez les analyses paramétriques et l’optimisation de ses structures (géométrie/topologie).

Vous possédez également les qualités et compétences indispensables pour mener à bien ce projet ambitieux :
 Autonomie, organisation, communication écrite/orale, travail d’équipe interdisciplinaire.
Maîtrise des outils de science ouverte, Traitement des données (Python/Matlab/R), scripts reproductibles, traçabilité, Gestion des données (DMP), principes FAIR, gestion des versions Git, référentiels (HAL/Zenodo), cahier de laboratoire électronique.
Sensibilisation à la sécurité (SST : poudres, fours, lasers), intégrité scientifique.
Anglais scientifique C1+ (synthèse, rédaction, présentation).
Le français est souhaitable pour la vie en laboratoire/sur la plateforme (niveau B1+ ou volonté de s’améliorer).

Le petit plus
Vous avez également des notions ou des premières expériences dans les domaines suivants :
Modèles de calcul par éléments finis multiphysiques (par ex. COMSOL, ANSYS ou équivalent) pour la conduction et la dissipation thermiques.
Connaissance de la conception orientée vers le packaging électronique.
Connaissance des interfaces thermiques (TIM, résistance de contact thermique), développement de bancs d'essai (débit contrôlé, ΔT, IR).
Connaissance des procédés de FA céramique (stéréolithographie céramique, jet de liant, SLS, etc.), post-traitement (frittage, infiltration).
Sensibilité aux matériaux AlN (haute conductivité, porosité/densification, contraintes).

Vous avez encore un doute ?
Nous vous proposons :

Un environnement unique de recherche dédié à des thématiques à fort enjeu sociétal,
Une expérience sur une thématique à la pointe de l’innovation, comportant un fort potentiel de développement industriel,
Des formations pour renforcer vos compétences ou en acquérir de nouvelles,
Un équilibre vie privé – vie professionnelle reconnu,
Un accord de télétravail,
Une ambiance de travail collaborative