Brevet FR2911975A1 — publié le 20080801

PROCEDE POUR CREER UN MODELE THERMIQUE D'UNE CARTE ELECTRONIQUE ET AJUSTER LES COMPOSANTS DE LA CARTE EN FONCTION DU MODELE L'invention concerne un procédé permettant de simuler le comportement d'une carte comprenant des composants électroniques et aussi d'optimiser leur adaptation thermique ou de consommations à des conditions d'utilisation fixées. L'invention s'applique notamment dans les trois cas suivants : 1 ù aucune information n'est disponible sur la constitution de la carte ; l'invention permet la caractérisation thermique de la carte électronique, 2 ù les références composantes sont identifiées, le procédé permet une adaptation thermique des composants, 3 ù la disposition de carte et les références composants sont connues, le procédé permet d'adapter les consommations des composants électroniques. La simulation des cartes électroniques, pour être efficace, exige de maîtriser un jeu de paramètres, tels que : la conception de la carte, celle des composants qui l'équipent et la puissance qui leur est appliquée. Les équipements électroniques récents intègrent des cartes de plus en plus complexes. Ces cartes électroniques peuvent avoir été conçues par le fabricant de l'équipement. Toutefois, dans de nombreux cas, les utilisateurs des cartes électroniques ne seront pas leurs concepteurs. Ainsi, les données nécessaires pour établir un modèle, capable de décrire leur comportement thermique peuvent être totalement ignorées. Si les données de conception ne sont pas fournies, la carte électronique réelle est disponible pour exécuter un jeu de tests thermiques. II peut aussi être difficile sur une conception de carte bien connue de déterminer exactement les consommations réelles des composants selon leur activation électrique. En fait, on remarque généralement des différences fortes entre les prédictions des simulations thermiques et celles trouvées dans les tests. Le brevet US 5 644 687 divulgue un procédé et un système d'analyse thermique pour des ensembles électroniques. La méthode repose sur une analyse de volumes finis d'une structure. II travaille sur des subdivisions en plusieurs volumes finis. Avant toute analyse thermique, il y a élaboration d'un modèle solide de volumes finis. L'idée de la présente invention concerne une méthode optimisée permettant de déterminer avec une meilleure précision les paramètres essentiels précités. Dans ce but, le processus selon l'invention, définit la réalisation d'un jeu de mesures électriques et thermiques fonctionnelles sur la carte électronique étudiée. L'invention concerne un procédé pour modéliser et ajuster la valeur d'un ou de plusieurs composants constituant une carte électronique, 15 les caractéristiques électriques des composants pouvant ou non être connues caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : o Définir les dimensions de la carte étudiée et un jeu initial de ses valeurs propres à un comportement thermique, o Etablir un modèle thermique de la carte en mesurant les points 20 chauds de la carte, o Déterminer à partir de ce modèle thermique un modèle comportemental et adapter les composants aux conditions de travail. Le procédé comporte au moins les étapes suivantes : o définir les dimensions de la carte étudiée et un jeu initial de ses 25 valeurs propres à un comportement thermique, o déterminer les points chauds de la carte, les points dont la température est située au-dessus d'une valeur donnée et relever la consommation électrique associée, o sélectionner ces points chauds correspondant à un composant et 30 effectuer au moins une mesure de température sur le sommet d'un composant et en un ou plusieurs points situés à proximité de ce composant, o appliquer une distribution uniforme de la consommation électrique mesurée pour la carte à chaque composant sélectionné, o évaluer le coefficient de transfert de chaleur du composant à l'ambiant à partir de la mesure de température du sommet du composant et calculer le flux extrait par cette face, o de la consommation électrique mesurée pour la carte et du flux de chaleur total extrait de la surface supérieure des composants, déduire la chaleur totale évacuée vers la carte, o utilisant les relations de transfert de chaleur relié au phénomène de convection libre, o déterminer la température moyenne de la carte puis son coefficient de transfert de chaleur moyen, o déterminer une distribution de puissance de la carte qui vérifie le meilleur accord avec les données expérimentales mesurées, o calculer tout d'abord la distribution thermique de la carte, pour une source sur un substrat, o pour chaque composant j, définir la résistance thermique, de sa surface inférieure à l'ambiant, qui décrit les contraintes associées à sa position et à sa hausse de température en raison des autres composants présents sur la carte, o en utilisant cette valeur (résistance thermique), corriger la puissance initiale appliquée au composant comme une fonction linéaire de la température mesurée sur la carte. On utilise, par exemple, pour calculer la distribution thermique de la carte, le principe de superposition et la résolution de l'équation de chaleur pour une source sur un substrat. Le procédé peut comporter une étape où on évalue la conductivité thermique probable de la carte en ajustant la (ou les) température(s) de la carte donnée par le modèle à l'aide de deux points, au moins, complémentaires pris sur les surfaces inférieures et supérieures de la carte. On détermine, par exemple, pour un composant donné j un réseau simple composé d'une résistance thermique de la jonction du composant avec la carte à la surface supérieure du composant et une résistance thermique de la jonction du composant à la carte à la surface inférieure du composant respectivement RJT et RAB. On peut utiliser une équation classique pour s'approcher de la 35 résistance RJT qui consiste à trouver la résistance du volume de résine au- dessus du circuit intégré du composant, en prenant en compte la longueur Ls et la largeur Ws du composant correspondant dans le modèle à une source et une épaisseur de résine et un matériau, imposé arbitrairement, puis on déduit la résistance RJB en utilisant la température centrale, moyenne ou maximale, sous le composant issu du modèle de la carte et la température supérieure centrale mesurée de chaque composant. Le procédé selon l'invention offre notamment les avantages suivants : o La mesure infra rouge permet d'identifier les points chauds de la carte électronique. En conséquence, l'analyse thermique est concentrée sur ces composants considérés comme critiques. L'utilisation d'un objectif macro garantit une meilleure exactitude de mesure essentielle pour mettre en oeuvre la méthodologie selon l'invention. o D'une conception de carte complètement inconnue, le procédé propose une façon d'élaborer un modèle thermique ajusté capable de prévoir son comportement dans des conditions de fonctionnement plus dures. o Indépendamment de l'information fournie sur la carte électronique, le processus permet d'évaluer la distribution de puissance de ses composants électroniques, en particulier les plus sensibles du point de vue thermique. o il offre la possibilité de réaliser et capitaliser un modèle thermique vraiment validé d'une carte électronique qui pourrait être réutilisée 25 dans différentes applications. o La méthode mise en oeuvre permet de confirmer le niveau réel de la consommation d'un composant ou d'un jeu de composants électroniques. o La méthode permet notamment de déterminer les contraintes 30 associées à la position d'un composant et à la hausse de température qu'il peut ou non subir en raison des autres composants. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif en regard des figures annexées qui représentent : o La figure 1 une représentation des étapes principales du procédé selon l'invention, o La figure 2, la première étape de mesure pour la méthode selon l'invention, Les figures 3 et 4, les deux étapes pour une mesure plus précise pour chaque composant sélectionné suite à la première étape, o La figure 5, le résultat de lai fin du test avec le placement des composants analysés, o La figure 6, la modélisation élémentaire d'un composant par des éléments résistifs, o Les figures 7 et 8, la modélisation d'une carte où certaines caractéristiques sont connues. En résumé, le procédé exécute pour une carte électronique réelle, un jeu de tests thermiques et électriques. De préférence, ces jeux sont réalisés en convection naturelle libre en conditions environnementales de laboratoire, qui sont plus faciles à approcher par un modèle analytique. En utilisant ces données expérimentales, le modèle analytique est ensuite optimisé pour être conforme au niveau d'exactitude requis par un utilisateur. Le but est d'obtenir pour chaque composant de la carte électronique que la différence entre les données expérimentales et les prédictions du modèle analytique reste la plus faible possible. La figue 1 représente les étapes principales du procédé selon l'invention, partant d'une carte où les caractéristiques des composants ne sont pas nécessairement connues, le procédé élabore un modèle thermique, puis un modèle comportemental. Le procédé comporte, notamment, deux étapes correspondant aux acquisitions de mesures et à la fabrication du modèle faites 30 successivement. Acquisitions des mesures : Pour limiter les risques sur sa fiabilité, la carte électronique étudiée est, par exemple, placée verticalement, dans des conditions de laboratoire, à la température ambiante. A un état stable, la consommation 35 électrique de la carte est mesurée. Sur les deux surfaces, le front et le dos, doivent être libres pour observer la température infrarouge de tous les composants de la carte. Pour chaque surface, une image thermique infrarouge est faite et les composants les plus chauds sont mis en évidence (figure 2). La mesure Infrarouge permet d'identifier les points chauds de la carte électronique, 1, 2, 3, 4, 5. En conséquence, l'analyse thermique est concentrée sur les composants que l'on considère être critiques. La deuxième étape dans l'analyse thermique (figures 2 et 3) est conduite sur les composants identifiés lors de la première étape, les autres sont négligés mais la somme de leur dissipation est prise en compte dans la dissipation propre de la carte et elle intervient dans la définition du modèle. Toute méthode permettant l'obtention de résultats similaires à ceux obtenus avec une mesure par Infrarouge peut être utilisée sans sortir du cadre de l'invention. En fait, quand la différence de température entre la carte et le composant est faible, moins de 2 C, la puissance appliquée au composant peut être pratiquement nulle, quelques micro-watts, et par conséquence être négligée. Les composants choisis sont quant à eux équipés de films adhésifs minces ayant une valeur d'émissivité controlée, généralement 0.95 (figure 3). L'utilisation d'un objectif macro garantit une meilleure exactitude de mesure. Ainsi, pour chaque composant critique retenu de la carte, la température IR maximale est mesurée au moins à deux endroits spécifiques (figure 4). Deux emplacements Em et Es sont dédiés à la mesure infrarouge sur la surface de carte, par exemple, près du composant et au centre Es près du centre de sa surface supérieure, correspondant à la partie supérieure ou sommet du composant par rapport à sa position sur la carte. D'autres points complémentaires peuvent être définis sur les surfaces supérieures et inférieures de la carte, par exemple, les températures centrales Tc sous les composants. La position des mesures sur la carte et sur les composants, dites cibles infrarouges sont relevées. A la fin des tests, les dimensions et le placement du composant sur la carte pour les composants choisis sont mesurés. La figure 5 illustre les dimensions et le placement des composants, ces derniers étant mesurés. En utilisant les mesures de température Infra Rouge précédemment décrites, le procédé selon l'invention exécute ensuite les étapes qui vont permettre de déterminer une distribution de puissance de la carte qui correspond aux températures mesurées. Elaboration du modèle analytique La méthode analytique employée est explicitée ci-après. Elle est basée, par exemple, sur la résolution de l'équation de chaleur pour chaque composant via l'utilisation des séries de Fourier. Puis, utilisant le principe simple de superposition, le procédé exécute l'addition des contributions des composants sur la carte entière. Toute méthode analytique similaire, basée sur un autre modèle que les séries de fourrier, et conduisant à un résultat semblable peut être utilisée. Le modèle permet, notamment de déterminer les contraintes associées à la position d'un composant et à la hausse de température qu'il peut ou non subir en raison des autres composants. Point par point, les données de conception manquantes de la carte électronique, comme les coefficients de transfert de chaleur, la conductibilité orthotropique de la carte ou les transferts de chaleur des composants sont calculés pour aller avec les résultats expérimentaux. Un exemple de structure du modèle analytique généré par le procédé selon l'invention est décrit ci-après : 1) Les mesures diverses exposées ci-avant (température des composants, température de la carte..) sont écrites dans un fichier sous une forme matricielle, 2) On définit les dimensions de la carte étudiée et un jeu initial de ses valeurs de conductibilité thermique sur les 3 axes de la carte, 3) On applique une distribution uniforme de la puissance mesurée pour la carte à chaque composant élu ou retenu, 4) La température infrarouge de la surface supérieure centrale de chaque composant est utilisée pour évaluer le coefficient de transfert de chaleur du composant à l'ambiant, les phénomènes convectifs et radiatifs sont couplés. On connaît, ainsi le flux de chaleur total extrait de la surface supérieure des composants élus . 5) de la puissance mesurée pour la carte et du flux total extrait de la surface supérieure des composants, la chaleur totale évacuée par la carte elle-même est déduite ; Pmcarte + Ptotal composant. En utilisant les relations de transfert de chaleur, concernant les phénomènes de convection libre, la température moyenne Tmoycarte de la carte est obtenue puis, son coefficient de transfert de chaleur moyen. Les relations utilisées sont connues de l'Homme du métier et ne seront pas détaillées dans la présente description. 6) Dans le but de réduire, le nombre d'itération, une évaluation de ce que 1 o devrait être la conductibilité thermique finale de la carte est exécutée. La température centrale de la carte donnée par le modèle est ajustée sur les deux points complémentaires qui ont été pris, les surfaces supérieures et inférieures de la carte. Phase modélisation 15 7) En utilisant toutes ces données (étapes 1, 2, 3, 4, 5 et 6), le procédé va alors déterminer une distribution de puissance de la carte qui vérifie le meilleur accord avec les données expérimentales. Pdi est la distribution initiale de la carte , au départ on prends la consommation électrique globale divisée par le nombre de composants élus . 20 II calcule tout d'abord la distribution thermique de la carte, en utilisant, par exemple, le principe de superposition et l'équation de chaleur de Fourier, pour une source sur un substrat. La source dans l'exemple donné correspond à la surface occupée sur la carte par un composant que l'on a sélectionné lors de la première étape, par exemple. 25 Pour chaque composant j, on définit alors la résistance thermique, traduisant le transfert de chaleur de chaleur de cette surface vers la carte puis à l'ambiant et qui prend en compte les contraintes associées à sa position et à sa hausse de température en raison des autres composants présents sur la carte. En utilisant cette valeur (résistance thermique), on corrige la puissance 30 initiale appliquée au composant comme une fonction linéaire de la température mesurée sur la carte. La somme des consommations ne doit pas excéder la mesure électrique effectuée sur la carte et doit par conséquent être ajustée. Le processus, la puissance initiale est remplacée après chacune des itérations, est réitéré 35 pour réaliser l'accord entre le modèle et la mesure. Pour étendre ce processus à un jeu plus important de mesures effectuées sur la carte, des techniques de régressions linéaires peuvent être utilisées, pour déterminer la puissance propre à chacun des composants, vecteur Pi. Le système est alors écrit sous une forme matricielle ej,k = Ri,k x Pi où j correspond au nombre de composants élus et k au nombre de mesures faites sur la carte pour ajuster le modèle. 8) L'étape finale dépend des données disponibles sur les composants eux-mêmes. Par défaut, lorsque l'utilisateur de la carte n'a aucune information sur cette carte, on définit un réseau simple utilisant deux résistances (figure 6) :une résistance thermique de la jonction à la surface supérieure du composant et une résistance thermique de la jonction à la surface inférieure, respectivement RJT et RJB. La jonction étant le point sensible du composant dont on cherche à identifier le comportement. Une équation classique est utilisée pour s'approcher de la résistance RJT qui consiste à trouver la résistance thermique du volume de résine élémentaire au-dessus du circuit intégré du composant. Pour cela, le procédé prend en compte la longueur Ls et la largeur Ws du composant (correspondant dans le modèle à la notion de source) et une épaisseur de résine et un matériau, imposé arbitrairement. Puis, la résistance RJB est déduite en utilisant d'une part la température supérieure centrale mesurée pour chaque composant (figure 3) et d'autre part les données fournies par le modèle, à savoir la température de carte sous le composant, sa puissance transmise à la carte et celle extraite de sa surface supérieure. Ainsi modélisées (figure 6), les 2 résistances RJT et RAB permettent de déterminer le comportement de la jonction du composant propre aux températures. Les températures de la carte et la température centrale d'un composant ont été mesurées dans les étapes précédentes et faisant partie des éléments de la matrice. Dans le cas où l'utilisateur de la carte a des informations sur sa composition, le type de composant utilisé, les caractéristiques de ces composants. Le réseau thermique du modèle précédent peut être remplacé par celui plus complexe du composant réel. Celui-ci est évalué en utilisant la résolution d'un système linéaire constitué du jeu d'équation propre à chaque noeud. Chacun des noeuds correspondants aux chemins thermiques suivis par la chaleur de la jonction du composant, le noeud le plus chaud, vers les faces supérieures, latérales, inférieures du composant qui sont les noeuds plus froids. On considère la température de carte du composant et son flux de chaleur transféré à la carte comme les paramètres principaux. Puis, la température supérieure du composant fourni par le modèle est comparée à la mesure infrarouge et une résistance thermique est insérée à l'interface entre le composant et la carte, pour ajuster le modèle à cette mesure. Après avoir été décrit de façon analytique, les étapes mises en oeuvre par le procédé sont décrites ci-après. On utilise les résultats de mesure tels que la consommation de puissance Pm en relevant sur la carte les tensions et les courants d'alimentation propres à la mesure infrarouge réalisée à l'étape 1) et la condition de température ambiante Tamb. Le procédé propose d'exprimer le résultat des données 15 expérimentales sous la forme d'une ou plusieurs matrices. La première concerne les données relatives aux j composants élus telles que, son nom désigné dans les équations narre , ses dimensions longueur LS, largeur Ws et épaisseur Ss et sa position sur la carte repérée dans l'espace par les coordonnées Xo, Yo, Zo relatives à un 20 point de référence 0, par exemple le bas gauche de la carte. Les coordonnées sont, par exemple des coordonnées cartésiennes, avec le point de référence O. G= 25 la seconde information est relative aux résultats des mesures infrarouges et la localisation des points de mesure à proximité du composant j ou sur sa face supérieure 30 avec M _ 1~Vrame] 1 + [TIRùtop Name le nom du composant j TJR_t0 : la mesure de température centrale sur le dessus du composant j dont la localisation sur la carte est connue. TIR-board : la mesure de température au niveau d'un point de mesure dit cible choisi au voisinage du composant Xm, Ym et Zm les coordonnées du ou des points cibles à proximité du composant où la mesure de température est effectuée ; (étape 5 correspondant à l'étape macro figures 3 et 4). Le procédé tient compte de l'anisotropie de la carte de la manière suivante : la dimension de la carte, longueur W, largeur D, épaisseur b étant connue. 10 On applique un changement de variable pour adapter l'équation de chaleur propre à une carte isotrope au cas plus complexe d'une carte orthotropique. On définit pour cela l'épaisseur et sa conductivité thermique fictives d'une carte isotrope traduisant le comportement d'une carte orthotrope. Si les conductivités thermiques du plan, x et y sont pratiquement égales, 15 kX=ky, alors on obtient une expression de l'épaisseur fictive de la carte isotrope : et ainsi l'épaisseur fictive de la carte J d o où kxy et kz sont respectivement les composantes de la conductivité dans la direction xy et la direction z et pour la conductivité thermique fictive. on définit une distribution initiale de puissance correspondant à la consommation de puissance mesurée Pm divisée par le nombre de 25 composants N Plnn N Pd3 avec N le nombre de composants élus 20 on évalue, ensuite le transfert de chaleur convectif et radiatif relatif à la surface supérieure de chacun des composants vers l'ambiante. Ainsi pour chaque composant, la relation classique suivante peut être appliquée : ( TIRùtop j ùTArnb ) (TIRùtop j +273) 2- (T Amb+273) 2 hco j ( ,TIRùtop )= C (j J (TIRùt0pj+273)+(TAmb+273) Lsj _4 correspond au coefficient d'échange sur une face, par exemple Ls. C correspond à un coefficient caractéristique dépendant de la nature du fluide, du régime de convection retenue, par exemple la convection libre . 10 Fort de la connaissance de l'expression du coefficient de transfert de chaleur hco (Lsj,TIR_TOP j), on détermine la chaleur transférée de la surface supérieure du composant à l'ambiante (puissance dissipée dans l'air par le composant 1) où a est la constante de Boltzmann les indices doubles s pour source j pour le composant permet de les différencier des dimensions de la carte L,W et b Tamb correspond à la température ambiante 20 TIR_tOPj est la température InfraRouge (IR) centrale mesurée sur la face supérieure (top) du composant j. Ls : longueur du composant ou source j c est l'émissivité du matériau des composants Cette expression du coefficient de transfert de chaleur hco (Lsi,TIR_TOP j) est 25 ensuite utilisée pour déterminer celui de la carte elle-même h (D, Tb). Respectivement, Lsi et TIR_Top sont remplacés par la dimension de la carte disposer verticalement, par exemple sa largeur D et par la température moyenne de la carte Tb qui reste à déterminer. 15 calculer la chaleur évacuée vers la carte (correspondant à la somme des puissances dissipées par chaque composant de la carte, celle-ci est déduite de puissance transmise à l'air par la face supérieure des composants Pcrj). Pb=F 5ù Pcr avec Pcrj = puissance évacuée par les composants directement dans l'air Pm consommation électrique mesurée Basé sur le constat physique que toute la chaleur transmise à la carte est évacuée vers l'air entourant, on recherche la température moyenne 10 de carte permettant de réaliser l'accord suivant : 0~ EPcbùh (D, Tb) ( TbùTAmb )'(2 D'TT'ù boardropùSboardbot) Tb D est la dimension verticale de la carte, dans l'exemple donné D sa largeur. Sboard_top et Sboard_bottom correspondent respectivement aux faces supérieures 15 et inférieures de la carte (W x D) déduites des surfaces des composants qui les composent. La connaissance de la température moyenne de la carte permet alors d'utiliser l'expression de ' b pour obtenir son coefficient de transfert de chaleur moyen vers l'air ambiant. 20 Dans le présent exemple, la carte est placée de manière verticale ainsi Tb) Utilisation de l'équation de chaleur de Fourrier Le procédé utilise l'équation de chaleur de Fourier pour une source placée 25 sur une carte dx rl.~ de x, y correspondent aux coordonnées d'un point source ou composant sur la carte à l'épaisseur fictive pour transformer le matériau orthotrope en matériau 30 isotrope La solution de 0(x, y, E) fournit en tout point le comportement thermique d'une source ou un composant dans notre cas, elle correspond au total de : 0(x, y A .BO .Ó.0( m=0 , n=0 b1. M + L .B0.om,O( )'cos( m>0 N .11ecos(f3n• ') n>0 11= N + 1 Am -B11 zn=1 n=1n,i1 ( ) cos(alt1. ùcos C8 m>0 , n>0 Ao, Am, Bo, Bn correspondent aux coefficients de Fourrier. La fonction 1 est donnée ci-après. Les valeurs m et n sont le nombre de termes de la série de Fourier nécessaire pour atteindre une bonne précision. 10 Généralement calculé d'après m= 3. W/Lset n= 3. D/Ws am, 13n correspondent aux fonctions orthogonales définies de la manière suivante am =m7t / W et Rn= n7r/D hbot sh(rira n •o)+chÇi ko • rrr1, n k0 ' r•rn m 1rbot ) __ pcb ko•Ls•IVs n •S ko hbot h t o p ko ' rrn, rz jj + ù ,.sTr'rm,n pJ' 1+htop I h bot ) h 1rrn, n Sx o 15 ko Pcb abat ka Ls'Ws hrtop• o fttap + 1 ±- ko a bot) Sh et Ch sont des fonctions mathématiques ; sinus et cosinus hyperboliques. Les coefficients de Fourier Ao, Am, Bo, Bn dépendent seulement des dimensions de la source Oo.où> et r1t1,n =V crrr1 +frr w Bo s n.zt Par la suite, on détermine la distribution thermique de la carte en utilisant le principe de superposition on somme sur tous les N composants sélectionnés N O1( = j ) pour Pcb j = Pd j ù Pci =1 avec Pdi distribution initiale de la puissance sur chacun des composants élus . Pour réduire, le nombre d'itération, une évaluation de ce que devrait être la conductibilité thermique finale de la carte est exécutée La carte est 10 définie comme le dernier composant de la carte électronique, elle va regrouper la somme des puissances des composants non élus , elle est désignée par l'indice nbc. 0nbc TIRùboa,-d nbc ùT .Atnb Le procédé est itéré pour minimiser la divergence entre le modèle et la 15 mesure obtenue en un ou plusieurs points de la carte. Pour chaque composant j, on définit alors la résistance thermique, traduisant le transfert de chaleur de chaleur de sa surface inférieure vers la carte puis à l'ambiant et qui prend en compte les contraintes associées à sa 20 position et à sa hausse de température en raison des autres composants présents sur la carte, celle-ci est nommée Rcaj : 510 on corrige la puissance appliquée au composant comme une fonction linéaire de la température mesurée sur la carte Pcor = on ajuste la somme des puissances fournie par le modèle à la mesure de la consommation électrique Pm effectuée sur la carte N b = Pcr r r • 1 Pm f Pcor Le procédé est itéré pour obtenir l'accord entre le modèle et les mesures. On tend vers zéro dans cet exemple, on peut sans sortir du cadre de l'inventiontendre vers une autre valeur. En pratique, il est difficile de tendre vers zéro, plutôt vers une précision souhaitée, par exemple l 'C. (TIR_boal.d J ù T 4 nb Pcb 04 15 20 A l'issue de cette optimisation, la distribution harmonisée des puissances des composants de la carte et utilisée pour définir leurs modèles équivalents. On construit par défaut un réseau simple thermique en utilisant deux résistances RJT et RJB On va évaluer RjT à partir de la longueur Ls et de la largeur Ws du composant et pour une épaisseur de matériau au-dessus du composant _ gtnould ,Tû?'cp r~ould.Lsâ-t3'sr 25 $mould et kmould représentent respectivement l'épaisseur et la conductivité thermique du matériau d'encapsulation du composant. déduire la résistance thermique en utilisant la température de la carte et la température prise au point central supérieur pour chaque composant YT +TIRùToul) 9i (x , )' t Dans le cas où le composant est connu, comme il est représenté aux figures 5 6et7 Déterminer la température de jonction et la consommation du composant si le réseau thermique du composant est connu. Générer une matrice constituée des données des résistances thermiques 10 RiùBot j = nR rame] R 1 k _ J La matrice Ri,k des résistances thermiques propres à un composant décrit les différentes interactions thermiques entre les différents noeuds du composant, par exemple de la jonction vers les surfaces supérieures, latérales ou 15 inférieures du composant. Il est à noter que ces surfaces peuvent être décomposées en sous surface, par exemple, une zone intérieure de la surface supérieure, et la zone extérieure restante, nommée respectivement Stop_inner et Stop_outer• Par défaut, les résistances thermiques non définies du réseau sont nulles Peb 20 j .1> , Rca1 et eo . T Arrau = Pd J et Ti par exemple R1,4 ou R1,7 ou respectivement R4,1 ou R7,1 comme il est illustré à la figure 7. Utiliser les résultats de la dernière étape et les conditions ambiantes pour évaluer la température de jonction et la consommation finale de chaque 25 composant Pcbj. Ce résultat est obtenu en résolvant le système linéaire suivant : 1 Ri.k_ o la matrice Vo est constituée des flux et des températures qui ont été calculées ou mesurées. La matrice Mo correspond aux dernières valeurs inconnues. Dans ce procédé, les résistances thermiques de la surface supérieure du composant vers l'ambiante sont ajustées successivement 1 RTop ùa11 rco ù in Tt, p n j ' Ls ùin ~ ï ,s ùin et RTopùout j IwoLsùout. ,Ttopùout ,j Ls ù out J fYs ù outJ Les indices out and in indiquant une décomposition de la surface supérieure du composant. En dernier, comparer la température supérieure de la surface interne du composant fournie par le modèle de la mesure infra rouge. Ensuite, déterminer une résistance thermique qui doit être insérée à 15 l'interface entre le composant et la carte (figures 7, 8) pour ajuster le modèle à cette mesure 0 TIR_ top j R i t 20 Le modèle ajusté de la carte électronique est ainsi obtenu. Ses paramètres essentiels sont disponibles. La fabrication du modèle utilise les mesures précédemment décrites. Basé sur ces mesures une méthode pour déterminer une distribution de puissance 25 pour la carte qui correspond aux températures mesurées peut être obtenue en utilisant un logiciel mathématique par exemple le logiciel commercialisé sous le nom de Mathlab, ou encore sous le nom de Mathcad. Du modèle de carte analytique, les données sont extraites, soit pour produire le modèle thermique inconnu de chaque composant ou soit adapter les modèles existants. Les données du modèle final peuvent être exportées vers des outils pour valider son comportement, évaluer son exactitude et le soumettre à un jeu de conditions thermiques plus dures. Applications possibles Le procédé selon l'invention est applicable, par exemple dans les cas suivants Aucune information sur la carte n'est disponible ; un réseau simple, utilisant deux résistances, définies par une résistance thermique de la jonction vers la surface supérieure et une résistance thermique de la jonction vers la surface inférieure, respectivement RJT et RJB, est calculé en utilisant la modélisation de la température de la carte et la température supérieure centrale de chaque composant, La référence du composant est connue; le réseau thermique du modèle du composant, complexe ou non, est résolu en utilisant la résolution d'un système linéaire constitué du jeu d'équation propre à chaque noeud. Le procédé considère la température de carte du composant et son flux de chaleur transféré à la carte comme les paramètres principaux. Puis, la température supérieure du composant, fournie par le modèle, est comparée à la mesure infra rouge et une résistance thermique est insérée à l'interface entre le composant et la carte, pour ajuster le modèle à cette mesure. REVENDICATIONS 1 ù Procédé pour modéliser et ajuster la valeur d'un ou de plusieurs composants constituant une carte électronique, les caractéristiques électriques des composants pouvant ou non être connues caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : o Définir les dimensions de la carte étudiée et un jeu initial de ses valeurs propres à un comportement thermique, o Etablir un modèle thermique de la carte en mesurant les points chauds de la carte, o Déterminer à partir de ce modèle thermique un modèle comportemental et adapter les composants aux conditions de travail. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : o définir les dimensions de la carte étudiée et un jeu initial de ses valeurs propres à un comportement thermique, o déterminer les points chauds de la carte, les points dont la 20 température est située au-dessus d'une valeur donnée et relever la consommation électrique associée, o sélectionner ces points chauds correspondant à un composant et effectuer au moins une mesure de température sur le sommet d'un composant et en un ou plusieurs points situés à proximité de ce 25 composant, o appliquer une distribution uniforme de la consommation électrique mesurée pour la carte à chaque composant sélectionné, o évaluer le coefficient de transfert de chaleur du composant à l'ambiant à partir de la mesure de température du sommet du composant et 30 calculer le flux extrait par cette face, o de la consommation électrique mesurée pour la carte et du flux de chaleur total extrait de la surface supérieure des composants, déduire la chaleur totale évacuée vers la carte, o utilisant les relations de transfert de chaleur reliées au phénomène de 35 convection libre,o déterminer la température moyenne de la carte puis son coefficient de transfert de chaleur moyen, o déterminer une distribution de puissance de la carte qui vérifie le meilleur accord avec les données expérimentales mesurées, o calculer tout d'abord la distribution thermique de la carte, pour une source sur un substrat, o pour chaque composant j, définir la résistance thermique, de sa surface inférieure à l'ambiant, qui décrit les contraintes associées à sa position et à sa hausse de température en raison des autres composants présents sur la carte, o en utilisant cette valeur (résistance thermique), corriger la puissance initiale appliquée au composant comme une fonction linéaire de la température mesurée sur la carte. 3 û Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on utilise pour calculer la distribution thermique de la carte, le principe de superposition et la résolution de l'équation de chaleur pour une source sur un substrat. 4 -Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape où on évalue la conductivité thermique probable de la carte en ajustant la (ou les) température(s) de la carte donnée par le modèle à l'aide de deux points, au moins, complémentaires pris sur les surfaces inférieures et supérieures de la carte. 5 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on détermine pour un composant donné j un réseau simple composé d'une résistance thermique de la jonction du composant avec la carte à la surface supérieure du composant et une résistance thermique de la jonction du composant à la carte à la surface inférieure du composant respectivement RJT et RAB. 6 û Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on utilise une équation classique pour s'approcher de la résistance thermique RJT qui consiste à trouver la résistance du volume de résine au-dessus du circuit intégré du composant, en prenant en compte la longueur Ls et la largeur Wsdu composant correspondant dans le modèle à une source et une épaisseur de résine et un matériau, imposé arbitrairement, puis on déduit la résistance RJB en utilisant la température centrale, moyenne ou maximale, sous le composant issu du modèle de la carte et la 5 température supérieure centrale mesurée de chaque composant.