Mustafa SHQAIR

Chercheur Postdoctoral
93%
Libre accès
15
Documents
Affiliation actuelle
  • LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE)
Identifiants chercheurs
Contact

Présentation

Je suis actuellement chercheur postdoctoral au Laboratoire LAPLACE / Toulouse INP, spécialisé dans la fiabilité et les mécanismes de défaillance des modules microélectroniques sous conditions accidentelles extrêmes, en utilisant des simulations multiphysiques avancées. Mon travail combine analyse physico-chimique, modélisation des dommages microstructuraux et techniques par éléments finis (FEM) pour soutenir l’innovation dans les électroniques de puissance à haute fiabilité.

Dans mon rôle actuel, j’ai développé un modèle 2D électrothermique-métallurgique-élastoplastique sous COMSOL Multiphysics afin de simuler des courts-circuits de courte durée dans des MOSFET SiC à grille planaire. Ce modèle prend en compte le comportement thermo-mécanique non linéaire, incluant la fusion de la source en aluminium et la fissuration de la couche isolante SiO₂-ILD. Il permet de prédire les seuils d’énergie critiques, de définir des marges de conception protectrices et d’améliorer la fiabilité du circuit pilote de la grille. Des simulations de cycles répétés ont été réalisées pour évaluer l’initiation et la propagation des fissures, et des résultats expérimentaux ont confirmé les tendances de vieillissement et validé les prédictions critiques du modèle.

J’ai obtenu mon doctorat à l’ENS Paris-Saclay, avec une recherche menée au Laboratoire SATIE / Université Gustave Eiffel (2022). Le projet portait sur la modélisation de la progression des fissures et des mécanismes de dégradation des composants d’interconnexion supérieurs des IGBT soumis à la fatigue thermomécanique. J’ai utilisé des analyses EBSD et ATEX pour extraire des données microstructurales que j’ai intégrées dans un modèle à zone cohésive avec ANSYS APDL. Cette recherche doctorale s’appuie sur ma formation de Master 2, qui portait sur la fatigue des joints de grains en aluminium dans les semi-conducteurs au Laboratoire SATIE / IFSTTAR (2019). Je détiens également un Master et une Licence en Chimie Physique et des Matériaux de l’Université Libanaise (2014-2019).

Domaines de recherche

Matériaux Physique [physics] Sciences de l'ingénieur [physics]

Compétences

Fabilité de la microélectronique Haute Température Simulation Multiphysique Modélisation par Éléments Finis Matériaux Élastoplastiques Mécanismes de Rupture Propagation de Fissures Fatigue Thermomécanique Vieillissement Métallurgique Modélisation du changement de phase COMSOL Multiphysics Ansys APDL ATEX Software Microelectronics Reliability High-Temp Performance Multiphysics Simulation FEM Elastoplastic Materials Failure Mechanisms Crack Propagation Thermomechanical Fatigue Metallurgical Aging Phase Change Modeling

Publications

8
4
1
1
1
4
3
3
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
9
8
5
5
5
3
3
1
1
1
1
1
6
1
4
3
2
6
6
4
5
1

Publications

Image document

Preliminary 2D elastoplastic modeling of gate cracking in SiC MOSFETs under short-circuit conditions across a wide temperature-range using rankine's damage energetic approach. (Selected – Extended Full Paper from ESREF'24)

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Frédéric Richardeau
Microelectronics Reliability, 2025, 170, pp.115757. ⟨10.1016/j.microrel.2025.115757⟩
Article dans une revue hal-05048419 v1
Image document

Transient Thermal 2D FEM Analysis of SiC MOSFET in Short-Circuit Operation Including High-temperature Material Laws and Phase Transition of Aluminum Source Electrode

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Thibauld Cazimajou , Frédéric Richardeau
Microelectronics Reliability, 2024, 159, pp.115440. ⟨10.1016/j.microrel.2024.115440⟩
Article dans une revue hal-04613010 v1
Image document

Thermo-mechanical and metallurgical preliminary analysis of SiC MOSFET gate-damage mode under short-circuit based on a complete transient multiphysics 2D FEM [1st Prize Winner - Best Paper Awards ESREF'23]

M. Shqair , Emmanuel Sarraute , T. Cazimajou , Frédéric Richardeau
Microelectronics Reliability, 2023, pp.115081. ⟨10.1016/j.microrel.2023.115081⟩
Article dans une revue hal-04236654 v1

Finite elements analyses of early-stage crack propagation in aluminum wire bonds due to power cycling

A Halouani , Mustafa Shqair , Zoubir Khatir , A Ibrahim , M Ouhab
Microelectronics Reliability, 2022, 138, pp.114610. ⟨10.1016/j.microrel.2022.114610⟩
Article dans une revue hal-04102314 v1
Image document

An EBSD Study of Fatigue Crack Propagation in Bonded Aluminum Wires Cycled from 55°C to 85°C

Ayda Halouani , Zoubir Khatir , Mustafa Shqair , Ali Ibrahim , Pierre-Yves Pichon
Journal of Electronic Materials, 2022, 51 (12), pp.7353-7365. ⟨10.1007/s11664-022-09937-5⟩
Article dans une revue hal-04036851 v1
Image document

A combined physicochemical-microstructural approach to predict the crack path at the topside interconnections in IGBT power devices

Mustafa Shqair , Zoubir Khatir , Ali Ibrahim , Mounira Bouarroudj-Berkani , Ayda Halouani et al.
Microelectronics Reliability, 2022, 132, pp.114516. ⟨10.1016/j.microrel.2022.114516⟩
Article dans une revue hal-03656143 v1
Image document

Microstructural evolution during the crack propagation at the bond-wire contact area of IGBT power modules upon power cycling

Mustafa Shqair , Zoubir Khatir , Ali Ibrahim , Ayda Halouani , Mounira Bouarroudj-Berkani
Microelectronics Reliability, 2022, ⟨10.1016/j.microrel.2022.114635⟩
Article dans une revue hal-03788643 v1
Image document

First Comprehensive 2D Thermomechanical Modeling of SiC MOSFETs Under Extreme Short-Circuit Stress

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Frédéric Richardeau
Comsol Conference, Oct 2025, Amsterdam, Netherlands
Communication dans un congrès hal-05345638 v1
Image document

In-Depth 2D FEM Analysis of Gate Cracking in SiC MOSFETs Under Repetitive Short-Circuit Conditions: Application of the Rankine Model for Crack Length Prediction

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Frédéric Richardeau
ESREF 2025 : 36th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis, 2025, Oct 2025, Bordeaux, France
Communication dans un congrès hal-05308150 v2
Image document

Preliminary SiC MOSFET Gate-Cracking Modeling under Short-Circuit Based on Rankine's Damage Energetic Approach Using a Wide Temperature-Range Elastoplastic 2D Simulation [Abstract]

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Frédéric Richardeau
35th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis - ESREF 2024, Sep 2024, Parma, Italy
Communication dans un congrès hal-04713129 v1
Image document

A Full Transient ElectroThermal - Elastoplastic Mechanical and Metallurgical 2D FEM of SiC MOSFET for Gate-Region Stress Investigation under Short-Pulse Short-Circuit (Invited)

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Frédéric Richardeau
2024 IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS), Apr 2024, Grapevine - Dallas, United States. pp.7B.2-1-7B.2-8, ⟨10.1109/IRPS48228.2024.10529493⟩
Communication dans un congrès hal-04579761 v1
Image document

Thermo-Mechanical and Metallurgical Preliminary Analysis of SiC MOSFET Gate-Damage Mode under Short-Circuit based on a Complete Transient Multiphysics 2D FEM [Best Paper Award]

Mustafa Shqair , Emmanuel Sarraute , Thibauld Cazimajou , Frédéric Richardeau
34th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis, ESREF'23, Université Toulouse 3 Paul Sabatier, Université de Bordeaux, IMS, LAAS-CNRS, CNES, Oct 2023, Toulouse, France. ⟨10.1016/j.microrel.2023.115081⟩
Communication dans un congrès hal-04233908 v1
Image document

Physicochemical-microstructural approach for modeling the crack passage at topside metallic parts in IGBT semiconductor power electronics

Mustafa Shqair , Zoubir Khatir , Ali Ibrahim , Mounira Bouarroudj-Berkani , Ayda Halouani et al.
2022 23rd International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE), Apr 2022, St Julian, Malta. pp.1-6, ⟨10.1109/EuroSimE54907.2022.9758895⟩
Communication dans un congrès hal-03656147 v1