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Etude de l’effet Peltier sur le couplage électro- thermomécanique d'un assembla

Etude de l’effet Peltier sur le couplage électro- thermomécanique d'un assemblage BGA soumis à des cycles de puissance et thermique Study of the Peltier effect on the electro-thermomechanical coupling of a BGA assembly subjected to power and thermal cycles Ghenam Sinda1,2, El Hami Abdelkhalak1, Gafsi Wajih2, Akrout Ali 2, Haddar Mohamed 2 1 Laboratoire de Mécanique de Normandie (LMN), Institut National des Sciences Appliquées de Rouen (INSA – Rouen), Rouen, France, sinda.ghenam@enis.tn, abdelkhalak.elhami@insa-rouen.fr 2 Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Production (LA2MP), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax (ENIS), Sfax, Tunisia, wajih.gafsi@enis.tn, ali.akrout2015@gmail.com, mohamed.haddar@enis.rnu.tn RÉSUMÉ. La légèreté des dispositifs électroniques et la progression de la densité de puissance amènent les concepteurs à améliorer constamment les performances des systèmes électroniques. Parmi les charges fréquentes que subit cet équipement figurent les cycles d'alimentation électriques et les cycles thermiques. La combinaison de ces cycles conduit souvent à la défaillance du dispositif électronique et par conséquent à la défaillance de l'ensemble du système. Parmi les composants les plus sollicités dans ces équipements, on trouve les joints de soudure dont le matériau est le SAC305. Dans cette étude, la charge électrothermique est la combinaison de ces deux types de cycles en parallèle avec variation de l’intensité de la tension dans le but d'étudier l’impact de l’effet Peltier combiné avec l’effet joules qui se produisent simultanément avec la soumission du dispositif électronique dans une chambre thermique virtuelle. La méthode des éléments finis (FEM) est utilisée pour simuler les champs électriques, thermiques et mécaniques couplées dans l'assemblage et pour évaluer la réponse des joints de soudure exposés au processus mentionné. Les contraintes et les déformations sont évaluées. ABSTRACT. Lightweight electronic devices and increasing power density are driving designers to constantly improve the performance of electronic systems. Among the frequent loads experienced by this equipment are electrical power cycles and thermal cycles. The combination of these cycles often leads to the failure of the electronic device and consequently to the failure of the entire system. Among the most stressed components in this equipment are the solder joints, the material of which is SAC305. In this study, the electrothermal load is the combination of these two types of cycles in parallel with variation of the voltage intensity in order to study the impact of the Peltier effect combined with the Joule effect that occur simultaneously with the submission of the electronic device in a virtual thermal chamber. The finite element method (FEM) is used to simulate the coupled electrical, thermal and mechanical fields in the assembly and to evaluate the response of the solder joints exposed to the mentioned process. Stresses and strains are evaluated. MOTS-CLÉS. Effet Peltier, Couplage multiphysique, cycle de puissance, cycle de température, assemblage BGA KEYWORDS. Peltier effect, multiphysics coupling, power cycle, temperature cycle, BGA assembly 1. Introduction 2. Couplage électro-thermo-mécanique 2.1 Domaine électrique 2.2 Domaine thermique 2.3 Domaine mécanique Ce paragraphe est un paragraphe classique. © 2017 ISTE OpenScience – Published by ISTE Ltd. London, UK – openscience.fr Page | 1 Figure 1. Légende de la figure Voici comment présenter les figures : utiliser le style « *ISTE - Figure » pour la figure en elle- même. Utiliser les styles « *ISTE - Caption » et « *ISTE - Caption (Figure no ital) » pour la légende. Figure 2. Les figures ont une largeur maximum de 12 cm. La taille doit permettre une bonne lisibilité du texte Ce paragraphe [TEN 14] est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Ce paragraphe est un paragraphe [CHE 13] classique. Ce paragraphe est un paragraphe classique. Voici comment présenter un tableau. Pour plus de faciliter, vous pouvez repartir de ce tableau d’exemple et le modifier selon vos besoins. Les styles qui peuvent être utilisés sont « *ISTE - Table Head » pour la premières ligne et la première colonne. Puis, « *ISTE - Table a (Normal)», « *ISTE - Table b (Center)», « *ISTE - Table c (Justify)», selon le placement que vous souhaitez utiliser pour le texte dans les cases grisées : normal, centré ou justifié. Utiliser les styles « *ISTE - Caption » et « *ISTE - Caption (Table no ital) » pour la légende. Normal Centré Justifié © 2017 ISTE OpenScience – Published by ISTE Ltd. London, UK – openscience.fr Page | 2 Mention à conserver Exemple Normal Centré Voici comment se comporte le texte lorsque « Justify » est sélectionné. A utiliser selon le rendu esthétique. Ici il serait préférable de mettre « Normal » car il y a beaucoup de texte. Essai Normal Centré Voici comment se comporte le texte lorsque « Justify » n’est pas sélectionné. A utiliser selon le rendu esthétique. Ici il est préférable de mettre « Normal » car il y a beaucoup de texte. Tableau 1. Légende du tableau 1.1.1. Troisième niveau d’intertitre [*ISTE – 1.1.1. level head] Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. 2. Intertitre de premier niveau 2.1. Deuxième niveau d’intertitre Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. 2.1.1. Intertitre de deuxième niveau 2.1.1.1. Intertitre de troisième niveau [*ISTE – 1.1.1.1. level head] Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Certains mots importants peuvent être mis en bleu dans le texte (veiller à ne pas utiliser à outrance pour ne pas gêner la lecture) [*ISTE – Blue text] © 2017 ISTE OpenScience – Published by ISTE Ltd. London, UK – openscience.fr Page | 3 *ISTE - Table Head *ISTE - Table Head Styles: *ISTE - Table a (Normal) *ISTE - Table b (Center) *ISTE - Table c (Justfiy) Voici les styles à utiliser pour les remarques ou autres paragraphes importants. A utiliser avec parcimonie pour ne pas encombrer le visuel : « *ISTE - Remarque bleu » + « *ISTE - Remarque (ou special) ». REMARQUE. [*ISTE - Remarque bleu] Voici les deux styles à utiliser pour une remarque ou un paragraphe très important. [*ISTE - Remarque (ou special)] Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe [MON 14c] classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Paragraphe classique. Voici le style à utiliser pour les théorèmes, corollaires, définitions, lemme, propriétés, etc. : « *ISTE - Paragraph no indent ». Le texte peut y être mis en italique. THÉORÈME.– Ceci est un théorème. Ceci est un théorème. Ceci est un théorème. Ceci est un théorème. Ceci est un théorème. Ceci est un théorème. [Style : *ISTE - paragraph no indent] Formation d’un biofilm Colonisation de surface par macro-organismes marins : balanes, moules, algues… protéine 1/ Adsorption Carbohydrate bactérie exopolysaccharides Biofilm 2/ Immobilisation 3/ Consolidation 4/ Colonisation temps quelques minutes quelques jours voire quelques mois Figure 3. Légende d’une figure Ce paragraphe introduit une énumération : style « *ISTE – Paragraph before a list » : [*ISTE - Paragraph before a list] – énumération énumération énumération énumération ; [*ISTE - List (except last line)] énumération énumération énumération énumération. [*ISTE - List (last line)] IMPORTANT. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. Paragraphe important. [*ISTE* - Remarque Blue + *ISTE* - Remarque (or special)] © 2017 ISTE OpenScience – Published by ISTE Ltd. London, UK – openscience.fr Page | 4 Voici la présentation à donner aux encadrés : style « *ISTE - Encadré ». Pour la légende, utiliser les styles « *ISTE - Caption » et « *ISTE – Caption (Box no ital) ». Intertitre dans un encadré Les encadrés doivent être en style [*ISTE - Encadré]. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style Encadré. Les encadrés doivent être en style. Les encadrés doivent être uploads/Litterature/ article-open-science.pdf