Une question de stabilité: les cartes électroniques sont testées avec succès grâce aux jauges de déformation HBM

Les circuits imprimés des cartes électroniques que l’on trouve dans les automobiles, les véhicules utilitaires ou les téléphones mobiles doivent résister sans problème à leurs conditions d’utilisation mobile. Même de légères fissures peuvent occasionner des pannes de l’électronique. Pour être sûr que cela ne se produise pas, les fabricants testent la stabilité mécanique de ces cartes électroniques. Les jauges de contrainte de HBM fournissent de très bons résultats.

Les « valeurs de contrainte sont certainement les seuls paramètres qui soient les plus prédictifs en termes de chargement d'effort des PCB. » Christof Salcher, chef produit chez HBM

Très souvent, les voitures roulent sur des pavés et les véhicules utilitaires traversent des chantiers cabossés. En été, les véhicules sont exposés à la chaleur et en hiver à des  températures de froideur. Toutes ces conditions d’utilisation exigent de la part des différents composants, comme les circuits électroniques, des caractéristiques élevées.  Le circuit imprimé représente un élément crucial dans les modules électroniques. Les vibrations et les contraintes thermiques peuvent occasionner de petites fissures entre la carte et le composant placé dessus, ce qui peut mener à une panne. Pour cette raison, pendant les phases de développement d'un prototype, les concepteurs de circuit mesurent les effets de chargement mécanique avec une très grande précision. De cette façon ils pourront être sûrs  que le PCB fonctionnera correctement jusqu'à cette limite de chargement et ne subira pas de dommages pendant le processus de fabrication.

Les voitures et les véhicules utilitaires rentrent parfaitement dans le champ d'application où la mesure du chargement mécanique est essentielle. D’autres sont également concernés comme les trains ou les ordinateurs portables, ils sont en effet également exposés en permanence à de nombreuses vibrations. « Fondamentalement, il y a un risque de casse et de fissures à chaque liaison entre la carte et un composant placé dessus » explique Christof Salcher, Responsable produit chez HBM. Cela peut revenir cher, par exemple, quand l'électronique d’une automobile ne fonctionne plus en raison d'une petite fissure. Les fabricants exigent de plus en plus de leurs fournisseurs de prouver la stabilité mécanique de leurs PCB. Les « valeurs de contrainte déterminées sont certainement les seuls paramètres qui soient les plus prédictifs en termes de chargement d'effort des PCB. Elles peuvent être mesurées en utilisant des jauges de déformation, qui sont alors placées directement sur la carte de manière à pouvoir effectuer ces mesures » continue Christof Salcher.

Sans plomb mais plus sensible

Jauges de déformation appliquées sur une carte

Il faut savoir, que les conditions d’essais sont devenues plus rigoureuses. Un des facteurs de durcissement de ces conditions est sans conteste la conversion des soudures vers des soudures sans plomb. Une directive de l'Union Européenne (RoHS) interdit l'utilisation de certaines substances dites dangereuses dans les appareils électriques et électroniques. Celles-ci incluent le plomb, qui était jusqu’ici fréquemment utilisé pour réaliser les soudures des composants sur la carte. La soudure sans plomb est plus sensible aux influences mécaniques et se casse donc plus facilement. Un autre facteur qui rend les essais plus durs est l'utilisation croissante de modules de plus en plus compacts comme les matrices de billes (BGA : Ball Grid Array). En effet, elles comportent beaucoup plus de connexions qu’un dispositif  conventionnel. Néanmoins, comparés à la solution des soudures des composants montés en surface (SMD), les contacts BGA sont plus rigides et les efforts mécaniques agissant sur la carte sont plus puissamment transférés.

 

Différentes normes

« Particulièrement pour la production d'un nouveau produit, le processus complet doit donc être accompagné de mesures faites dans l’environnement réel de production. » Bernd Wolf, Ingénieur projet chez HBM

Différentes normes ont été mises en place pour les mesures avec des jauges de contrainte de manière à répondre  aux nouvelles exigences comme la norme IPC/JEDEG-9702. Elles incluent une description précise de où, comment et par quelles moyens doivent être réalisées les mesures. Beaucoup d’entreprises ont également élaboré des procédures d'essais spécifiques basées sur leur propre expérience. Il faut considérer à la fois les facteurs de fonctionnement pendant le process de fabrication et les chargements qui auront lieu par la suite. « Particulièrement pour la production d'un nouveau produit, le processus complet doit donc être accompagné de mesures faites dans l’environnement réel de production, » explique Bernd Wolf, Ingénieur  projet chez HBM. La « contrainte est mesurée dans les endroits où il y a des composants en danger de destruction. »

 

Pour ces applications,  HBM propose la chaîne de mesure complète à savoir les jauges de contrainte, l’amplificateur de mesure QuantumX MX1615 et le logiciel d'acquisition et d’analyse des données catman®AP. Les différentes opérations de mesure et leurs exigences demandent l'utilisation de différentes jauges de contrainte. HBM offre un large choix pour répondre à ces demandes : par exemple, les rosettes RY, à trois grilles de mesure, peuvent être adaptées en différentes géométries, dimensions et résistances nominales. Leurs réponses en température sont ajustées pour l'acier, l’aluminium ou aux autres matériaux sur demande du client.

 

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