Méthode d'analyse des cartes électroniques soumises à des vibrations environnementales

Depuis les années 1960, les composants électroniques n'ont cessé de se miniaturiser. De nouvelles techniques d'assemblage ont vu le jour, comme le montage en surface, réduisant considérablement la quantité de soudure utilisée pour maintenir les composants en place.

Cependant, ces nouvelles technologies ont entraîné par la même occasion une diminution importante de la résistance aux chocs et vibrations des cartes électroniques assemblées, obligeant les concepteurs à réaliser une nouvelle phase d'étude, dédiée au comportement vibratoire de leurs produits. Nous retrouvons par exemple cette étape dans les métiers de l'aéronautique, où les vibrations causées par le frottement de l'air peuvent avoir des effets extrêmement dangereux, et doivent être pris en compte dès le début d'un projet.

Cet article présente une méthode d'analyse de la résistance aux vibrations des cartes électroniques et de leurs composants, permettant de faire une estimation rapide des risques de rupture par fatigue. Ces résultats sont particulièrement intéressants avant de réaliser un calcul par éléments finis, méthode plus précise mais aussi plus coûteuse en temps et en ressources matérielles.

Nous abordons cette problématique en rappelant tout d'abord des notions générales propres à la mécanique vibratoire, puis en étudiant la réponse aux vibrations des cartes électroniques (modélisées par des plaques), pour enfin analyser l'effet des déformations des cartes électroniques sur leurs composants, et comment calculer leur durée de vie.

Un tableau regroupant les résultats classiques est fourni au lecteur, qui pourra également compléter son étude en consultant les ouvrages signalés dans la bibliographie pour des systèmes plus complexes.