dans REBECA-3D - CCT
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5(OLDEOH%RXQGDU\(OHPHQW&RQGXFWLYH$QDO\VHU )RU7KUHH'LPHQVLRQDO$SSOLFDWLRQV 67$5735(6(17$7,21 California - Voie 5 - BP : 653 - 31319 Labège Cedex - France - Tél : 33 (0)5 61 00 19 19 - Fax : 33 (0)5 61 39 99 16 Visioconférence : 05 61 00 10 22 - E.Mail : [email protected] - site web : http://www.epsilon.fr Siret : 389 257 361 000 37 - Code NAF : 721 Z - n° d’agrément formation : 73.31.017445.31 What is REBECA-3D ? Thermal Analysis Tool for Electronics q REBECA-3D models heat transfers driven by conductive exchanges with various boundary conditions : Dirichlet, Neumann, convective ... q REBECA-3D is based on the Boundary Element Method Applications of REBECA-3D Thermal problems in electronics for: q Micro systems q Microstructures Determination of thermal design q MMIC, HEMT... Thermal characterization q Multi Chip Modules q Flip Chip q Hybrids q Package Increasing of reliability Determination of the operating range Improvement of performances * by courtesy of ALCATEL SPACE Industries and MOTOROLA Main features of REBECA-3D q User-friendly interface Simple CAO tools for topology definition q Easy thermal properties definition q Quick meshing generation q Steady / transient applications q Thermal parametric studies q Easy connection with other software q Electrical module : SPICE q Thermo-mechanical module : ANSYS q * by courtesy of MOTOROLA REBECA-3D ANSYS REBECA-3D temperature field Result on ANSYS model Advantages of Boundary Element Method q Reduction in dimension : 3D => 2D steady state applications: only BEM q transient applications: mixed method BEM / FEM q Accuracy and reliability q CPU time saving q Possibility to study problems q including large geometrical scale factor q including large time factor q * by courtesy of MOTOROLA Customers of REBECA-3D Packaging of Silicium chips for automotive applications. (Mo188, Flasher …) Thermal design optimisation for electronic components. POWER ELECTRONIC ASSOCIATED RESEARCH LABORATORY Thermal analysis of Doctor-blade machine. With: LAAS / CNRS, ENSEEIHT, ENIT, GECET, ITHPP, LGET, GPT, ALSTOM … Modelling presentation Geometry is created by simple CAD tools. Geometry is subdivided into small surface elements. geometry computational grid The numerical result provides an insight into the temperature field Highly efficient mathematical methods solve the equations of heat transfer. computation thermal solution ACTIVITEES DE R&D liées aux développements de REBECA-3D FIABILITE F.I.A. Fiabilité des Interfaces d'Assemblage n Domaine militaire n Consortium : ½ MATRA BAE Dynamics, SNECMA CONTROL SYSTEMS, THOMSON-CSF TTM, ½ EPSILON Ingénierie, INSIDIX, ½ INPG/LTPCM, IXL, n Problématique : ½ Mise en place d’une méthodologie déterministe d’évaluation de la fiabilité au regard de l’utilisation des COTS en environnement sévère ½ Etude des mécanismes de délamination et de dégradation des joints brasés, n Méthode ½ Détermination des attributs critiques des mécanismes de défaillance et des attributs technologique des boîtiers démonstrateurs, ½ Analyse et simulation basées sur la physique des défaillances, n Apport d’EPSILON Ingénierie ½ Analyses de sensibilité (influences des paramètres technologiques, importance de la délamination, vitesse de cyclage) en fonction du modèle technologique de boîtiers, ½ Calculs très précis des champs de températures en régime transitoire en vue d’ analyses thermo-mécaniques (développement d’une « sortie » vers ANSYS), FIABILITE CONTRAT REGION MIDI-PYRENEES Fiabilité prédictive des assemblages mécatroniques n Domaine automobile n Consortium : ½ MOTOROLA, ½ EPSILON Ingénierie, ½ LAAS, n Problématique : ½ Mise au point d’une méthodologie de tests accélérés permettant de prévoir, sur la base de considérations physiques et du développement de techniques de simulation numérique adéquates, la durée de vie moyenne d’un assemblage mécatronique. n Méthode : ½ Développement des simulations couplées électriques, thermiques et mécaniques, ½ Corrélation avec des tests de fatigue permettant de reproduire avec un facteur d’accélération important, les cycles thermiques subis par le composant dans son application réelle. n Apport d’EPSILON Ingénierie ½ Calcul électro-thermique transitoire multi-niveaux très précis (développement d’un algorithme de transfert de conditions aux limites et de fonctions P(T,t)), ½ Calculs thermo-mécaniques multi-niveaux (transfert REBECA-3D => ANSYS, visco-élasticité et fluage), ½ Intégration de modèles de fatigue. PERFORMANCE SPARTE n Domaine militaire n Consortium : ½ MATRA BAE Dynamics, SENER ½ EPSILON Ingénierie, ½ CNM, ENST, IXL n Problématique : ½ Trouver des bons indicateurs pour choisir des composants, ½ Quantifier l’estimation de la dégradation de performance, n Méthode ½ Réalisation d’un couplage électro-thermique basé sur un couplage de simulateurs, ½ Quantifier l'effet thermique sur la performance, ½ Analyser le comportement thermique sous contrainte électrique et fonctionnelle, n Apport d’EPSILON Ingénierie ½ Intégration dans REBECA-3D du couplage électro-thermique : P(I1 ou U1, I2 ou U2,… In ou Un …, T1, T2, , Tn) ½ Réalisation des simulations des différents démonstrateurs : mémoires, convertisseurs, micro-processeurs, etc. ELECTRONIQUE DE PUISSANCE PEARL Laboratoire Commun de Recherche Associé en Électronique de Puissance n Domaine ferroviaire : traction n Consortium : ½ ALSTOM TRANSPORT SA ½ PME : BOOSTEC(céramique AlN), EPSILON Ingénierie ITHPP(technologie diamant) , ½ laboratoires LGP LAAS GECET LEEI (Laboratoire de Génie de Productions – ENIT), (Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes – CNRS) (Groupe d’Etudes en Compatibilité Electromagnétique de Tarbes) (Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique Industrielle CNRS-INPT) LGET (Laboratoire de Génie Electrique de Toulouse – CNRS-UPS) n Problématique : ½ travailler dans le domaine de l’intégration de puissance en fabriquant des démonstrateurs utilisant des technologies avancées visant à améliorer les performances et à réduire le coût et l’encombrement ½ compétences dans les domaines : matériaux, physique du dispositif, modélisation (électrique, thermique, mécanique), technologie d’intégration monolithique et/ou hybride, des systèmes de conversion de l’énergie. Activités de R&D connexes n Autres applications Lignes micro-ondes coplanaires ½ Analyses thermiques Micro-switch - micro-système ½ Conception, modélisation mécanique non-linéaire, ½ Prise en compte des contraintes de process, n Niveau technologique Veille technologique sur les technologies émergentes ½ Répartiteurs et micro-caloducs ( de la diode laser à l’électronique de puissance), ½ Système de réchauffage autonome, ½ Etc. n Niveau expérimental Amélioration de la connaissance des propriétés matériaux et Observation de défauts ½ Mise en place d’un partenariat avec la division « Expertise qualité et environnement » du CNES ½ Microscopie, Radiographie, Nano-indentation, ½ Veille technologique (statut SRC), n Niveau numérique Introduction de « composants thermiques » dans REBECA-3D ½ Modules Peltier en régime permanent et transitoire,