L’invention concerne le domaine de l’électronique et vise la protection et la fiabilisation des circuits imprimés.

Les circuits imprimés, également dénommés PCB de l’anglais « Printed Circuit Board », sont largement employés dans le domaine de l’électronique. Il s’agit de plaques permettant de supporter mécaniquement des composants électroniques et de les relier électriquement entre eux, qu’ils soient montés en surface ou dans des trous traversants. Les circuits imprimés augmentent régulièrement en complexité et en nombre de couches, ce qui génère des contraintes pour le maintien mécanique des composants, et sont en général soumis à de fortes contraintes de coût de fabrication. L’architecture mécanique créée par un circuit imprimé est en général le résultat d’un compromis entre les exigences mécaniques de tenue des composants et les exigences de liaison électrique de ces composants. Cependant, une large part de la fiabilité du circuit imprimé est déterminée par sa capacité de maintien mécanique, notamment sous l’influence de la chaleur éventuellement dégagée par les composants.

Lors de la conception d’un circuit imprimé, des moyens numériques de simulation sont en général utilisés pour prévoir le comportement thermique du circuit imprimé et pour ainsi optimiser sa fiabilité vis-à-vis des phénomènes dus à la température, et notamment la dilation. Cependant, les simulations numériques sont peu précises dans le domaine de la prévision du comportement mécanique et thermique d’un circuit imprimé. Des essais réels sur prototypes sont par ailleurs non compatibles avec les exigences de délai de conception et de coût de fabrication couramment en vigueur.

L’invention permet d’améliorer les circuits imprimés de l’art antérieur en proposant un circuit imprimé d’une fiabilité accrue sans en augmenter le coût de fabrication.

A cet effet, l’invention vise un circuit imprimé comportant des composants électroniques et un support muni d’un réseau de pistes conductrices reliant électriquement les composants électroniques, caractérisé en ce qu’il comporte une jauge de déformation.

Un tel circuit imprimé embarque ainsi des moyens de mesure de ses déformations mécaniques, ce qui permet de suivre l’évolution mécanique de sa fonction de support physique.

Les déformations mécaniques observées dans le circuit imprimé peuvent être sauvegardées de sorte que le fabricant d’un modèle de circuit imprimé déterminé peut disposer d’une importante source de données sur la fiabilité de ce circuit pour améliorer la conception des versions subséquentes de son modèle de circuit imprimé, ou ses conceptions de futurs circuits imprimés. Les événements ayant eu lieu au cours de la vie d’un circuit imprimé déterminé peuvent par ailleurs être connus et consultés pour des questions de garantie, de détection de mauvais montages ou de contraintes thermiques anormales, ainsi que d’aide au diagnostic en cas de panne. La fiabilité et la réparabilité d’un circuit imprimé sont ainsi améliorées, ces critères étant primordiaux dans les démarches récentes d’écoconception.

Par ailleurs, des mesures ponctuelles peuvent être prises pour diminuer l’activité du ou des composants qui génèrent suffisamment de chaleur pour induire une dilatation thermique nuisible au fonctionnement ou à la longévité du circuit imprimé.

Le circuit imprimé peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :

• la jauge de déformation est fixée sur le support ;

• la jauge de déformation est collée sur le support ;

• la jauge de déformation est un composant soudé en surface du support ;

• la jauge de déformation est une piste conductrice faisant partie du réseau de pistes conductrices du support ;

• le circuit imprimé comporte un microcontrôleur adapté à recevoir l’information de déformation fournie par la jauge de déformation ;

• le circuit imprimé comporte une mémoire adaptée à enregistrer les informations issues de la jauge de déformation ;

• le circuit imprimé comporte un capteur de température dont les mesures sont adaptées à être corrélées avec les mesures de la jauge de déformation ;

• le circuit imprimé comporte deux jauges de déformation disposées perpendiculairement l’une par rapport à l’autre ;

• le circuit imprimé comporte une jauge de déformation à proximité de chacun des coins du support ;

• le circuit imprimé comporte une jauge de déformation à proximité d’un composant de puissance ou d’un groupe de composants de puissance.

Un autre objet de l’invention vise un procédé de maintenance d’un circuit imprimé tel que présenté ci-dessus, qui comporte une étape de mise en mémoire des informations de déformation issues de la jauge de déformation.

Le procédé peut avoir les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :

-il comporte une étape de limitation de l’activité d’au moins un des composants électroniques lorsque la déformation mesurée par la jauge de déformation dépasse un seuil prédéterminé ; • il comporte une étape de lecture de l’historique des informations de déformations subies par le support au cours du temps.

Un exemple préféré de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente un circuit imprimé selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 représente une jauge de déformation du circuit imprimé de la figure 1 ;

- la figure 3 illustre un exemple d’implantation d’une jauge de déformation sur un circuit imprimé selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.

La figure 1 illustre un exemple de circuit imprimé 1 comportant une plaque de support 2 sur laquelle sont montés des composants électroniques 3, des connecteurs, et tout type d’éléments habituellement rencontrés sur les circuits imprimés classiques.

La plaque de support 2 peut être monocouche ou multicouches et, sur l’une au moins des couches, le circuit imprimé 1 comporte des pistes conductrices 4 pour la réalisation des connexions électriques entre les composants 3.

Dans cet exemple, le circuit imprimé 1 comporte notamment des composants de puissance et un microcontrôleur qui dégagent de la chaleur.

Le circuit imprimé 1 comporte de plus une ou plusieurs jauges de déformation 5A, 5B. La figure 1 illustre deux exemples de positionnement des jauges de déformation 5A, 5B. Un premier exemple de positionnement concerne un ensemble de cinq jauges de déformation 5A qui sont respectivement positionnées à proximité de chaque coin du circuit imprimé 1 et à proximité de son centre.

Un deuxième exemple de positionnement concerne un ensemble de deux jauges de déformation 5B adaptées ensembles à mesurer les déformations dans les deux directions du plan du support 2.

La figure 2 donne un exemple de jauge de déformation 5 pouvant être utilisée dans le circuit imprimé 1 de la figure 1 , que ce soit pour le premier ou le deuxième exemple de positionnement des jauges 5A, 5B. La jauge de déformation 5 comporte une piste conductrice dont la résistance est connue. La jauge 5 est collée sur le support 2 de sorte qu’elle accompagne cette dernière dans ses déformations. Lorsque le circuit imprimé 1 , et plus précisément son support 2, se déforme dans la direction des flèches 6, la jauge 5 s’étire dans cette direction, ce qui a pour effet d’augmenter la longueur de la piste conductrice qui voit par conséquent sa résistance augmenter. La mesure de la résistance aux bornes de la jauge 5 permet donc de connaître l’état d’étirement de la jauge 5 et est donc représentative de la déformation linéaire dans la direction 6. On peut placer sur le circuit imprimé 1 différentes jauges 5 orientées dans autant de directions pour lesquelles on souhaite mesurer la déformation, c’est-à-dire autant de directions pour lesquelles on souhaite connaître l’étirement ou la compression du circuit imprimé 1.

Le premier exemple de positionnement des jauges 5A sur la figure 1 vise à quadriller le circuit imprimé 1. Cet agencement est particulièrement avantageux pour mesurer les déformations liées par exemple à un mauvais montage du circuit imprimé 1 dans son boîtier, un vrillage du support 2, ou toute autre déformation mécanique importante.

Le deuxième exemple de positionnement des jauges 5B sur la figure 1 est une disposition avec seulement deux jauges de déformation 5B orientées à angle droit de sorte à mesurer globalement la déformation linéaire du circuit imprimé 1 dans les deux directions du plan. Une telle disposition est simple et permet d’assurer à moindre coût un suivi des déformations du circuit intégré.

Quel que soit l’agencement, les jauges de déformation 5A, 5B renseignent sur les déformations que subit le circuit imprimé 1 au cours de sa vie. A cet effet, dans le présent exemple, le circuit imprimé 1 comporte, parmi ses composants 3, un microcontrôleur 7 pour les besoins de la fonction pour laquelle le circuit imprimé 1 est conçu. Le microcontrôleur 7, en plus de remplir cette fonction principale, prend de plus en charge une fonction secondaire qui est le suivi de la déformation du circuit imprimé 7. Le microcontrôleur 7 mesure à intervalles prédéfinis la résistance aux bornes des jauges de déformation 5A, 5B et détermine ainsi l’état et l’évolution des déformations subies par le circuit imprimé 1. Les déformations suivies seront notamment celles liées à la dilatation du circuit imprimé 1 sous l’effet de la chaleur dégagée par des composants de puissance ou de calcul, ou sous l’effet d’un choc thermique. Le profil de l’évolution des déformations renseigne sur le type de contrainte que subit le circuit imprimé (réchauffement lent ou choc thermique, par exemple).

Par ailleurs, le microcontrôleur 7 peut être programmé pour intervenir sur le fonctionnement du circuit imprimé 1 en fonction des informations de déformation relevées par les jauges 5A, 5B. Par exemple, si les jauges 5A, 5B détectent une déformation au- delà d’un seuil limite, le microcontrôleur peut ralentir son activité de calcul, ou supprimer des tâches, en vue de faire baisser la température dégagée et de ramener le circuit imprimé à un seuil de déformation acceptable. De même, le microcontrôleur 7 peut ralentir ou supprimer, dans la mesure du possible, la commutation de composants de puissance tels que des transistors de puissance présents sur le circuit intégré 1. Une durée de vie accrue est ainsi obtenue par un suivi garantissant le maintien du circuit imprimé 7 hors des zones de fonctionnement critiques en ce qui concerne la température de fonctionnement, cette dernière ayant par exemple un effet néfaste sur la tenue des soudures du circuit imprimé 1.

Par ailleurs, les informations de déformation issues des jauges 5A, 5B peuvent être mises en mémoire pour un suivi du circuit imprimé sur le long terme. Les informations relatives aux déformations du circuit imprimé 1 qui ont lieu au cours du temps sont ainsi stockées dans une mémoire 9. Ainsi, lors d’opérations de contrôle ou de maintenance, une lecture de l’historique des déformations du circuit imprimé 1 , stocké dans la mémoire 9, peut être réalisée et corrélée avec ces opérations de contrôle ou de maintenance. Par exemple, une panne récurrente sur un modèle de circuit imprimé particulier peut ainsi être corrélée avec une surdéformation chronique du circuit imprimé, ce qui traduit par exemple une insuffisance dans les moyens de refroidissement du circuit imprimé. Dans cette optique, le circuit imprimé 1 peut en outre comporter un capteur de température 8 (voir figure 1) dont les informations peuvent être corrélées avec le comportement en déformation du circuit imprimé 1 , déterminé par les jauges de déformation 5A, 5B.

En ce qui concerne la conception des circuits imprimés, les informations de déformation de tous les circuits imprimés 1 d’un fabricant peuvent être capitalisées pour améliorer la conception des nouveaux circuits imprimés. Les délais de conception d’un circuit imprimé sont ainsi réduits, ce qui est primordial dans l’industrie électronique.

La figure 3 illustre un autre exemple de réalisation des jauges de déformation 5. Dans cet exemple, une jauge de déformation 5C est réalisée conjointement aux pistes conductrices 4 du circuit imprimé. Par exemple, le circuit imprimé est réalisé de manière classique par gravage de pistes de cuivre sur une plaque, et la jauge de déformation 5C est une partie de ces pistes de cuivre. La jauge de déformation 5C est donc obtenue avec un surcoût quasi nul lors de la fabrication du circuit imprimé. Le fonctionnement de la jauge de déformation 5C et la gestion des informations de déformation fournies se font de même que pour les jauges 5A, 5B de la figure 1.

Par ailleurs, la figure 3 illustre de plus un troisième exemple de positionnement des jauges de déformation. La jauge de déformation 5C est placée au plus près d’un composant déterminé, par exemple un composant de puissance pour lequel un important dégagement de chaleur est attendu. Selon ce troisième exemple d’agencement, le choix est fait de suivre avec une ou plusieurs jauges 5C seulement une ou des portions déterminées comme étant plus critiques.

D’autres variantes de réalisation du circuit imprimé peuvent être mises en oeuvre sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, la ou les jauges de déformation 5 peuvent être réalisées par un composant dédié, qui est soudé en surface du circuit imprimé 1.