dans REBECA-3D - CCT

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 :
Œ
Œ
Œ
BOOSTEC(céramique AlN),
EPSILON Ingénierie
ITHPP(technologie diamant) ,
½ laboratoires
Œ
Œ
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)
Œ
LGET
(Laboratoire de Génie Electrique de Toulouse – CNRS-UPS)
Œ
Œ
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 :
Œ
Œ
Œ
Œ
Œ
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,