Letteratura scientifica selezionata sul tema "Circuits imprimés – Simulation par ordinateur"

Les évolutions rapides dans l'industrie et l'intégration croissante de l'électronique dans de nouveaux environnements ont créé une nécessité accrue de maîtrise de fiabilité des cartes électroniques. L'intégration de l'électronique dans des environnements sévères au sein de la plateforme MAPP (Mécatronique pour l'Amélioration des Produits et Procédés) du CEA Tech Grand Est s'inscrit dans cette problématique. Dans ces environnements, des défauts notamment du délaminage et de la fissuration de via, peuvent apparaître dans les circuits imprimés (PCB). Dans cette optique, la présente thèse propose une contribution à la création d'un outil numérique de prévention de ces défauts. Pour une modélisation réaliste, la caractérisation thermomécanique des différentes couches du PCB a été réalisée par le biais d'essais expérimentaux. Néanmoins, cette caractérisation fut incomplète à cause de la faible épaisseur du PCB ce qui a motivé la mise en œuvre d'une méthode multi-échelle afin d'estimer les propriétés manquantes. Cette méthode inverse basée sur la Mécanique du Génome de Structure (MSG) a été développée puis implémentée sous la forme d'un script Python. Des observations microscopiques ont été couplées au logiciel Gmsh pour créer le modèle microscopique puis au logiciel de modélisation TexGen pour le modèle mésoscopique. La découverte d'inclusions dans la matrice entre les torons a été confirmée par nanoindentation. L'influence des paramètres géométriques des torons et des propriétés des phases a été analysée. Une adaptation d'une méthode hybride d'optimisation a été mise en œuvre dans le but de minimiser les écarts entre les propriétés expérimentales et numériques. Les résultats ainsi obtenus ont servi à simuler le comportement d'une carte électronique en fonctionnement au moyen du logiciel d'éléments finis ABAQUS/Standard. Des essais thermomécaniques à l'échelle de la carte ont été mis en œuvre pour valider les simulations. La comparaison montre une bonne concordance entre les deux. L'analyse des champs mécaniques a montré des contrastes pouvant entraîner de la fatigue thermomécanique. Néanmoins, les essais de délaminage devant servir à alimenter les zones cohésives aux interfaces entre les couches n'ont pas pu être mis en œuvre en raison de la faible épaisseur
The rapid changes in the industry and the increasing integration of electronics in new environments require the control of the reliability of electronic boards. The integration of electronics in severe environments within the MAPP platform (Mechatronics for the Improvement of Products and Processes) of CEA Tech Grand Est deal with this problem. In these environments, defects such as delamination and via cracking can occur in printed circuit boards (PCB). From this perspective, this thesis proposes a contribution to creating a numerical tool to prevent these defects. For a realistic modeling, the thermomechanical characterization of the different layers of the PCB has been performed through experimental tests. Nevertheless, this characterization was incomplete because of the thinness of the PCB, which motivated the implementation of a multi-scale method. An inverse method based on Mechanics of Structure Genome (MSG) was developed and implemented as a Python script. Microscopic observations were coupled to Gmsh software to create the microscopic model and then to TexGen modeling software for the mesoscopic model. The presence of inclusions inside the matrix between the yarns was confirmed by nanoindentation. The influence of yarns' geometrical parameters and phase properties was analyzed. Adapting a hybrid optimization method was implemented to minimize the discrepancies between the experimental and numerical properties. Obtained results were used to simulate the behavior of an electronic board in operation using ABAQUS/Standard finite element software. Thermomechanical tests at the board scale were implemented to validate the simulations. The comparison shows good agreement between results as predicted by both numerical and experimental approaches. The mechanical field analysis showed contrasts that could lead to thermomechanical fatigue. Nevertheless, delamination tests to feed cohesive zones at the interfaces between layers were not performed due to the small thickness

Cette thèse a pour objectif de comprendre les phénomènes pouvant apparaître sur les circuits imprimés lorsqu'ils sont soumis à des interférences provenant de sources Micro-ondes de Fortes Puissances. Le couplage de ces ondes électromagnétiques sur les éléments conducteurs peut donner naissance à des perturbations de plusieurs volts à des fréquences de l'ordre du GHz, il est alors possible que les lignes de plusieurs centimètres connectées aux composants entrent en résonance. Ce phénomène est très pénalisant pour le fonctionnement du système. Pour reproduire ce type de contrainte, nous exploitons le couplage par diaphonie entre deux lignes de transmission parallèles qui permet d'induire une perturbation assimilable à l'illumination rasante d'une onde plane. A l'aide de ce dispositif, nous étudions le comportement d'une ligne de transmission lorsqu'elle est connectée à un composant non linéaire tout d'abord réduit à une diode, nous regarderons plus particulièrement les phénomènes survenant aux abords des résonances quart d'onde et demi onde. Ces observations sont ensuite étendues au cas d'un circuit intégré logique simple de type inverseur puis à un composant programmable de technologie évoluée. Cette étude, complétée par des mesures de susceptibilité réalisées sur ces composant connectés à une ligne perturbée, a permis de mettre en évidence l'impact des protections contre les décharges électrostatiques sur la sensibilité des composants. D'autre part, nous montrons que l'impédance de sortie des circuits intégrés est également un paramètre qui influe fortement la susceptibilité du composant placé en aval. Enfin, une étude prospective sur des logiciels de simulation usuels disponibles au laboratoire a permis d'appréhender les difficultés et les contraintes d'une prédiction numérique de la sensibilité des systèmes électroniques, nous montrons que pour prendre en considérations les phénomènes décrits précédemment, une solution temporelle est préférable aux approches classiques abordées dans le domaine fréquentiel.

Cette thèse traite de l'élaboration et de l'évaluation d'une méthodologie d'intégration des équipements électroniques dans la modélisation CEM de l'architecture électrique en amont dans la conception des véhicules. L'approche proposée a pour principe de dissocier la modélisation d'un équipement en deux parties complémentaires mettant en jeu constructeur automobile et équipementier. La faisabilité de cette modélisation a préalablement nécessité de caractériser l'interaction entre l'équipement et la caisse du véhicule. En outre, les différents facteurs influant sur la validité du modèle ont été examinés, ainsi que le degré de précision à lui accorder. Ce dernier aspect a été envisagé en tenant compte de la globalité du système, notamment de la variabilité introduite par l'entrelacement aléatoire du faisceau de câbles. Enfin, la démarche proposée a été évaluée en confrontant les résultats statistiques des mesures et des simulations obtenus sur un sous-système électronique réaliste
This thesis deals with the elaboration and the evaluation of an integration methodology of electronic equipment in the EMC modeling of the electrical architecture in the early design phase of a vehicle. The proposed approach is based on dissociating the equipment modeling into two complementary parts involving the car manufacturer and the elctronic supplier. The feasibility of this modeling technique primarily required ton characterize the interaction between the equipment and the car body. Besides, the different factors having an influence on the validity of the model were examined as well as its needed level of precision. The latter issue was considered by taking into account the globality of the system, especially the variability brought by the random bundling of the cable harness. Finally the proposed method was evaluated by comparing statistical measurement and simulation results obtained on a realistic electronic sub-system

La technologie des antennes réseaux occupe une place croissante dans les applications aéroportées modernes militaires et civiles car elle offre des performances radioélectriques et des capacités d'intégration aux porteurs inenvisageables avec d'autres technologies. Ces performances sont couplées à des contraintes liées au couplage entre éléments rayonnants ou en termes d'intégration sur des petits porteurs. Ces deux contraintes peuvent être palliées à l'aide de surfaces à haute impédance (SHI) pouvant traduire le comportement d'un conducteur magnétique artificiel et/ou la capacité à interdire la propagation des ondes de surface dans une bande de fréquence. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif de présenter l'apport des SHI sur la conception de réseaux compacts et d'antennes réseaux ultra large bande. Après une introduction aux SHI, une présentation de modèles analytiques, numériques et expérimentaux a été présentée. Une partie des travaux est consacrée à l'étude du couplage mutuel entre deux antennes imprimées espacées l'une de l'autre d'une demi-longueur d'onde. Par la suite les différentes contributions apportées par les SHI, lorsqu'elles sont employées comme réflecteur, sur une antenne réseau ultra large bande sont montrées. Une modélisation analytique de l'antenne réseau placée au-dessus de réflecteurs à haute impédance est validée par des simulations numériques. Les SHI montrent qu'il est possible de créer des bandes passantes supplémentaires instantanées et agiles en fréquences permettant d'augmenter la bande passante initiale de l'antenne réseau. De plus elles permettent de réduire considérablement l'encombrement et d'obtenir une bande agile unique.

Nous proposons un nouveau concept : celui de « compilateur cuivre ». Ce concept est l'équivalent, pour les circuits imprimés, de celui des compilateurs silicium utilisés pour les circuits intégrés. En effet, la plupart des logiciels de conception de circuit imprimés approchent aujourd'hui de leurs limites, notamment en terme d'efficacité, et les circuits imprimés deviennent aussi complexes que les circuits intégrés d'il y a quelques années. Quiconque voudra mettre au point un tel outil devra développer un routeur performant, et un système intelligent pour gérer l'ensemble des modules nécessaires. C'est pourquoi cette thèse présente, premièrement, un routeur original car totalement sans grille et hiérarchisé de manière interne, ainsi qu'une maquette validant l'approche proposée pour la modélisation d'un circuit imprimé ; et, deuxièmement, une structure logicielle originale car permettant la réalisation de systèmes experts modulaires utilisant simultanément plusieurs types de représentation des connaissances. Chacune de ces deux parties est accompagnée d'un état de l'art du domaine, d'une bibliographie très fournie, et d'un glossaire
We put forth a new concept : a « copper compiler ». This concept is to printed circuit boards what silicon compilers are to integrated circuits. A large part of current PCB design software is now approaching the limits of its capabilities, essentially in terms of efficiency, and printed circuits are becoming as complex as integrated circuits of a few years ago. The development of such a software tool requires an efficient router and an intelligent system to manage all the necessary modules. That’s why this thesis presents, firstly, an original gridless and internally hierarchical router along with a prototype which validates a theoretical model of a printed circuit ; and secondly, a novel software structure which permits the construction of modular expert systems which simultaneously use several types of knowledge representations. Each of these two parts is accompanied by a description of the current state of the art in the field, a comprehensive bibliography and a glossary

Les objectifs de cette these sont les suivants: 1) realiser une etude theorique de la ligne de transmission aux multiconducteurs dans les multicouches dielectriques. Selon l'approximation quasi-tem, un systeme d'equations differentielles est formule en construisant une fonction de green dans l'espace equivalent homogene, et en le considerant comme un probleme de champs electrostatiques. La methode des moments est utilisee pour sa resolution. Ce travail a conduit a un nouveau logiciel d'aide a la conception microline. Microline est integre dans le progiciel de simulation et d'optimisation des circuits micro-ondes esope, en lui donnant un atout special pour pouvoir traiter des mmics; 2) realiser une etude de simulation des reseaux electroniques non lineaires dans le domaine tempo-frequentiel et mettre au point un algorithme a la fois efficace et robuste du point de vue du calcul non lineaire, et adapte aux structures d'un simulateur de circuits lineaires existant, dans le but de le transformer en un simulateur de circuits micro-ondes non lineaires. Une nouvelle implantation de la methode harmonic balance est proposee ainsi qu'un nouvel algorithme de resolution bgsnl (bloc gauss seidel newton like) qui a conduit a la realisation d'un progiciel industriel de simulation de circuits micro-ondes non lineaires esope non lineaire

L'objectif de la these est la realisation d'un simulateur de circuits electrotechniques et reseaux electriques. Il permet d'estimer le comportement physique des installations et ainsi d'ameliorer leur fiabilite tout en optimisant leur cout de conception. Privilegiant la simplicite d' utilisation, ce simulateur est presente comme une alternative aux simulateurs classiques (comme spice) pour rendre la simulation accessible a un public plus large. Apres avoir presente l'etat de l'art du domaine, une bibliotheque de modeles de composants et des modes d'analyses innovants sont developpes pour ce simulateur. La mise en place d'un banc d'essais et les tests associes ont permis de confirmer la pertinence des modeles et l' efficacite des modes d'analyse. Une ouverture vers le langage de modelisation vhdl-ams est proposee afin de permettre ensuite au simulateur de disposer de modeles standards et d'utiliser des descriptions multi-niveaux, multi-technologique et multi-domaines.

L'accroissement incessant de complexité des circuits nécessite la définition de méthodes et d'outils, en particulier de simulation, toujours plus puissants. La génération de simulateurs, c'est-à-dire la traduction de la description d'un circuit en un programme écrit dans un langage de haut niveau, permet d'ajouter la portabilité à l'avantage majeur des méthodes de compilation qui est l'efficacité. L'inconvénient de cette technique réside dans l'importance de la taille des simulateurs produits et est dû à l'emploi du schéma trop classique de traduction d'un algorithme en un autre. Ce problème est évité grâce à la transformation des parties contrôles de circuits avant la génération. Le modèle résultant est alors constitué d'une partie contrôle essentiellement sous forme de données et d'une partie opérative sous forme algorithme. L'emploi de cette méthode, qui ne dépend pas du langage de description utilisé, permet a la fois la réduction de la taille des simulateurs et l'accélération de leur exécution

L’implantologie assistée par ordinateur permet de sécuriser le geste, de prévoir les potentielles complications, d’anticiper la séquence de forage et le choix de l’implant et donne la possibilité d’avoir une transition entre la simulation et la chirurgie à l’aide d’un guide chirurgical, elle est utilisée pour faciliter l’établissement d’un diagnostic précis et du plan de traitement idéal[1]. Dès que les images radiologiques (sous format DICOM) sont acquises suite à la réalisation d’une tomodensitométrie ou d’un cône-beam, elles sont transférées dans un logiciel de planification qui permettra la transformation des vues bidimensionnelles en une vision tridimensionnelle, pour évaluer la quantité et la qualité du volume osseux disponible et réaliser une représentation colorée et tridimensionnelle des éléments anatomiques présents sur les coupes dans le but de réaliser une simulation implantaire, Une fois placé, l’implant est visualisé immédiatement dans les trois plans de lespace, ensuite le praticien peut anticiper les caractéristiques du pilier, l’axe prothétique, et simuler l’épaisseur de la gencive. Ainsi un guide chirurgical à appui dentaire, muqueux ou osseux est conçu, à sa réception du guide, le fabricant fournit une feuille de route correspondant au système implantaire et à la trousse chirurgicale utilisée. Elle contient toutes les informations pour chaque implant et peut être complété par des cuillères et des porte-implants individualisés.Les résultats montrent que les écarts entre la réalité clinique et la planification émanent du type d’appui du guide. Un bio-modèle peut être imprimé en 3D, il servira comme outil pédagogique pour expliquer au patient le déroulement du projet et permettra également de réaliser une chirurgie « sèche » en amont de la pose d’implant ; et dans le cas de régénération osseuse guidée utilisant des grilles en titane il servira de support pour les préformer dans l’asepsie totale [2]. Les prothèses provisoires immédiates sont également réalisées au besoin, grâce à la superposition de la conception tridimensionnelle implantaire au modèle du patient scanné optiquement éviteant les erreurs de conception des prothèses immédiates. En oncologie buccale, la planification assistée permettra en segmentant la tumeur, de visualiser ses marges et sa taille, de réaliser un guide de résection et de customiser les plaques et les treillis imprimés en 3D. L’avènement de la conception et de la fabrication assistée par ordinateur a permis de révolutionner la chirurgie orale et de supprimer les erreurs opérateur dépendant en codifiant les actes, le travail présenté vise à décrire les différentes étapes du flux de travail optimal à adopter en chirurgie orale, permettant la réalisation de chirurgie totalement assistée, la conception et la fabrication de différents guides de forage et de résection osseuse ainsi que des prothèses provisoires immédiates [3].