Dans l'industrie électronique, les puces sont habituellement collées au substrat par une mince couche d'époxy. On trouve des situations similaires dans d'autres industries. La modélisation de la couche d'époxy en tant que composant séparé impose l'utilisation d'éléments de très petite taille qui peuvent engendrer l'échec du maillage ou un nombre inutilement élevé d'éléments.
Pour prendre en considération la résistance thermique de la couche d'époxy, il n'est pas besoin de la modéliser. La résistance thermique de contact est assimilée à une condition de contact surface à surface.
La valeur prévue est soit la résistance totale (K / W), soit la résistance distribuée par unité de surface ((K * m²) / W) dans le système d'unités SI. La formule fondamentale de la chute de température dans une couche de matériau mince entre deux pièces est la suivante :
ΔT = q * [t / (k * A)], où :
- ΔT = chute de température au niveau de la zone de contact en K
- q = puissance thermique traversant le contact en W
- t = épaisseur de la couche en m
- k = conductivité thermique du matériau de la couche en W / (m*K)
- A = superficie du contact en m²
La résistance thermique totale est donnée par t / ( k* A) et la résistance distribuée est donnée par t / k.
Modélisation d'une résistance thermique de contact
Deux moyens vous permettent de modéliser la résistance thermique de contact :
- Vous pouvez négliger la couche fine d'époxy lors de la modélisation. Les faces des deux composants séparés par la couche d'époxy sont alors en contact dans le modèle.
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Vous pouvez tenir compte de la couche plus tard, lors de la création des géométries, en maintenant un jeu entre les deux faces en contact thermique. Si vous utilisez cette approche, vous devez tenir compte de deux points :
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Les résultats sont le plus précis quand la distance entre les deux faces en contact est inferieure ou égale à la taille des éléments à proximité. L'exemple ci-dessous peut aboutir à des résultats incorrects.
- Le fractionnement des faces pour affecter le contact thermique approprié entre les différentes paires, comme illustré ci-dessous, n'est pas nécessaire, mais améliore la précision.
Pour spécifier différentes résistances thermiques entre une grande face et plusieurs petites faces, vous devez d'abord fractionner la grande face en autant de petites faces qu'il y en a avant d'affecter la résistance thermique de contact aux différentes paires.
Cas où les faces de la résistance thermique de contact ne coïncident pas
Lors de la définition d'une résistance thermique de contact entre des faces en contact, il est recommandé d'utiliser des lignes de séparation pour créer des faces chevauchantes entre les pièces. Quand les faces se touchent mais ne se chevauchent pas, il existe trois cas. Une résistance distribuée Rd est perçue comme correspondant à une couche de matériau sur la face de l'ensemble 1 dans les cas suivants :
| Cas n° 1 |
Cas n° 2 |
Cas n° 3 |
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| La face bleue de l'ensemble 2 couvre la face rouge de l'ensemble 1. |
La face rouge de l'ensemble 1 couvre la face bleue de l'ensemble 2 |
La face rouge de l'ensemble 1 croise la face partiellement bleue de l'ensemble 2 |
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La résistance thermique totale est : Rt = Rd / A1, où A1 est la superficie de la face dans l'ensemble 1.
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La résistance thermique totale est Rt = Rd / A1. Alors, même si la face de l'ensemble 2 est plus petite que la face de l'ensemble 1, la superficie complète de la face de l'ensemble 1 est prise en compte pour le calcul de la résistance totale.
Toutefois, seule la zone projetée commune (dans ce cas, la zone de la face de l'ensemble 2) est prise en compte pour participer au transfert de chaleur entre les deux faces.
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Cette situation n'est pas recommandée. Utilisez les lignes de séparation pour créer des zones en contact projetées communes entre les faces des ensembles 1 et 2. |