FR3096140A1 - PROCESS FOR CHECKING A DEVICE BY ESTIMATING THE WEAR OF ONE OF ITS ASSEMBLIES AND ASSOCIATED SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de contrôle d’un dispositif électronique pour aéronef, le dispositif électronique ayant un premier ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique avec un premier support à l’aide de premières brasures. Le procédé comprend les étapes suivantes : - la fourniture d’un indicateur d’usure du premier ensemble, l’indicateur d’usure comprenant un deuxième ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin avec un deuxième support à l’aide de deuxièmes brasures, ledit au moins un composant électronique témoin ayant une durée de vie inférieure à une durée de vie de chacun des composants électroniques du premier ensemble ; - la détection d’un risque de défaillance du dispositif électronique par la vérification d’un état du composant électronique témoin, le risque de défaillance étant identifié lorsque l’état du composant électronique témoin démontre la présence d’un défaut dans au moins l’une des deuxièmes brasures. Figure pour l’abrégé : pas de figure The invention relates to a method for controlling an electronic device for an aircraft, the electronic device having a first assembly formed by assembling at least one electronic component with a first support using first solders. The method comprises the following steps: - providing a wear indicator of the first set, the wear indicator comprising a second set formed by assembling at least one indicator electronic component with a second support using second solders, said at least one control electronic component having a lifetime less than a lifetime of each of the electronic components of the first set; - the detection of a risk of failure of the electronic device by checking a state of the witness electronic component, the risk of failure being identified when the state of the witness electronic component demonstrates the presence of a fault in at least the one of the second solders. Figure for abstract: no figure
Description
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs électroniques pour aéronef, notamment des circuits imprimés équipés (CIE).The present invention relates to the general field of electronic devices for aircraft, in particular equipped printed circuits (CIE).
En particulier, l’invention vise à estimer la durée de vie des assemblages d’un CIE pour aéronef, afin de pouvoir programmer la réparation des assemblages d’un CIE avant la survenue d’une défaillance ou bien encore de pouvoir programmer le remplacement du CIE avant une telle défaillance.In particular, the invention aims to estimate the service life of the assemblies of a CIE for aircraft, in order to be able to program the repair of the assemblies of a CIE before the occurrence of a failure or even to be able to program the replacement of the CIE prior to such failure.
Dans le cadre de la présente invention, nous nous intéressons aux dispositifs électroniques obtenus par l’assemblage de composants électroniques (tels que, par exemple, des circuits intégrés, des résistances, des condensateurs, des connecteurs, etc.) avec un support. De préférence, le support est un circuit imprimé et le dispositif électronique est alors un circuit imprimé équipé (CIE) (également appelé « carte électronique »).In the context of the present invention, we are interested in electronic devices obtained by assembling electronic components (such as, for example, integrated circuits, resistors, capacitors, connectors, etc.) with a support. Preferably, the support is a printed circuit and the electronic device is then an equipped printed circuit (CIE) (also called “electronic card”).
Ces assemblages sont réalisés au moyen d’un matériau d’assemblage, appelé brasure, qui est constitué d’un alliage métallique choisi de sorte que sa température de refusion (généralement située entre 180°C et 240°C) soit adaptée aux composants électroniques à assembler sur le support, afin de ne pas les endommager. Ce matériau d’assemblage permet à la fois d’obtenir un maintien mécanique du composant électronique sur le support, ainsi qu’un contact électrique entre ces deux éléments. Un composant électronique 2 assemblé sur un support 3 à l’aide de brasures 4, le tout formant un dispositif électronique 1, est représenté dans la figure 1. Le support 3 est ici un circuit imprimé comportant un substrat 4 et des plots ou des pistes conductrices 5.These assemblies are made using an assembly material, called solder, which consists of a metal alloy chosen so that its reflow temperature (generally between 180°C and 240°C) is suitable for electronic components. to be assembled on the support, so as not to damage them. This assembly material makes it possible both to obtain a mechanical hold of the electronic component on the support, as well as an electrical contact between these two elements. An electronic component 2 assembled on a support 3 using solders 4, the whole forming an electronic device 1, is represented in FIG. 1. The support 3 is here a printed circuit comprising a substrate 4 and pads or tracks drivers 5.
Dans certains environnements particuliers, notamment dans les environnements aéronautiques sévères (nacelles, moteur, train d’atterrissage, roues, etc.), les supports 3 des dispositifs électroniques 1 subissent des cycles de températures et de vibrations importants, qui ont pour effet de faire vieillir prématurément le matériau d’assemblage, ce qui a pour conséquence de fissurer les brasures 6 et créer une rupture du contact électrique, pour au final conduire à une défaillance du dispositif 1. Dans la figure 2 est représenté un exemple d’un défaut 7 de type fissure, présent dans une brasure 6.In certain particular environments, in particular in severe aeronautical environments (nacelles, engine, landing gear, wheels, etc.), the supports 3 of the electronic devices 1 undergo significant temperature and vibration cycles, which have the effect of causing prematurely aging the assembly material, which has the consequence of cracking the solders 6 and creating a break in the electrical contact, to ultimately lead to a failure of the device 1. In Figure 2 is shown an example of a defect 7 crack type, present in a solder 6.
Ce phénomène de vieillissement du matériau d’assemblage est directement lié au type de composant électronique (configuration géométrique, matériau, etc.) assemblé au support, mais également au volume de brasure utilisé pour réaliser la liaison électrique, ainsi qu’au mode de réalisation de la brasure. On sait également que, pour un même mode de réalisation de brasure, il existe une hiérarchie entre les composants électroniques vis-à-vis de ce phénomène, le phénomène de vieillissement se réalisant plus rapidement sur certains composants que sur d’autres.This phenomenon of aging of the assembly material is directly linked to the type of electronic component (geometric configuration, material, etc.) assembled to the support, but also to the volume of solder used to make the electrical connection, as well as to the embodiment solder. It is also known that, for the same embodiment of solder, there is a hierarchy between the electronic components vis-à-vis this phenomenon, the aging phenomenon occurring more rapidly on certain components than on others.
Dans le cas des CIE, on estime qu’environ 48% des défaillances sont liées aux brasures. Il serait donc intéressant de pouvoir estimer le vieillissement des assemblages d’un dispositif électronique de type CIE utilisé dans un aéronef, afin de pouvoir anticiper leur défaillance dans l’optique de prévoir leur réparation, afin de maintenir en service le dispositif électronique, ou de prévoir le remplacement du CIE.In the case of CIEs, it is estimated that approximately 48% of failures are related to solder. It would therefore be interesting to be able to estimate the aging of the assemblies of a CIE-type electronic device used in an aircraft, in order to be able to anticipate their failure with a view to planning their repair, in order to maintain the electronic device in service, or to provide for the replacement of the CIE.
Pour y parvenir, l’invention propose un procédé de contrôle d’un dispositif électronique ayant un premier ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique avec un premier support à l’aide de premières brasures, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- la fourniture d’un indicateur d’usure du premier ensemble, l’indicateur d’usure comprenant un deuxième ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin avec un deuxième support à l’aide de deuxièmes brasures, ledit au moins un composant électronique témoin ayant une durée de vie inférieure à une durée de vie de chacun des composants électroniques du premier ensemble ;
- la détection d’un risque de défaillance du dispositif électronique par la vérification d’un état du composant électronique témoin, le risque de défaillance étant identifié lorsque l’état du composant électronique témoin démontre la présence d’un défaut dans au moins l’une des deuxièmes brasures.To achieve this, the invention proposes a method for controlling an electronic device having a first assembly formed by assembling at least one electronic component with a first support using first solders, the method comprising the following steps:
- the supply of a wear indicator of the first set, the wear indicator comprising a second set formed by assembling at least one indicator electronic component with a second support using second solders, said at least a control electronic component having a lifetime less than a lifetime of each of the electronic components of the first set;
- the detection of a risk of failure of the electronic device by checking a state of the witness electronic component, the risk of failure being identified when the state of the witness electronic component demonstrates the presence of a fault in at least the one of the second solders.
En d’autres termes, avec le procédé selon l’invention, on détecte lorsqu’une maintenance du dispositif électronique va devenir nécessaire en détectant la présence d’un défaut dans au moins l’une des deuxièmes brasures de l’indicateur d’usure.In other words, with the method according to the invention, it is detected when maintenance of the electronic device will become necessary by detecting the presence of a defect in at least one of the second solders of the wear indicator. .
La durée de vie ou durée de fonctionnement avant défaillance (en anglais « Time To Failure » ou TTF) est un terme bien connu dans le domaine de l’électronique. Cette durée de vie est souvent exprimée en heures et renseigne sur l’espérance de vie d’un composant. On rencontre également le terme « potentiel de vie », qui renseigne sur l’espérance de vie d’un composant exprimée sous la forme d’un ratio relatif en pourcentage.The lifetime or time to failure (in English "Time To Failure" or TTF) is a well-known term in the field of electronics. This lifetime is often expressed in hours and provides information on the life expectancy of a component. We also come across the term "life potential", which provides information on the life expectancy of a component expressed in the form of a relative ratio as a percentage.
Dans le cadre de la présente invention, un composant électronique témoin est un composant composéa minimade deux contacts électriques reliés l’un à l’autre permettant le passage d’un courant électrique et qui est passif, c’est-à-dire qu’il obéit à la loi d’Ohm généralisée. Il peut ainsi s’agir de tout boitier standard utilisé pour intégrer un composant électronique et qui est passif.In the context of the present invention, a control electronic component is a component composed of at least two electrical contacts connected to each other allowing the passage of an electrical current and which is passive, that is to say that it obeys the generalized Ohm's law. It can thus be any standard box used to integrate an electronic component and which is passive.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la vérification de l’état du composant électronique témoin lors de l’étape de détection d’un risque de défaillance du dispositif électronique consiste en une vérification sélectionnée dans le groupe comportant :
- un contrôle physique de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures ; à titre d’exemple, un opérateur peut vérifier, en le manipulant avec une pince par exemple, si le composant bouge ou non ;
- un contrôle acoustique de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures ; à titre d’exemple, on peut utiliser un appareil de microscopie acoustique ;
- un contrôle visuel de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures ; à titre d’exemple, un opérateur peut vérifier si un composant électronique est toujours à sa place ou bien encore contrôler, à l’aide d’une binoculaire, s’il y a des fissures dans les brasures (selon les techniques normalisées IPC-A-610) ;
- un contrôle électrique de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures.According to one embodiment of the invention, the verification of the state of the control electronic component during the step of detecting a risk of failure of the electronic device consists of a verification selected from the group comprising:
- a physical check of the state of the control electronic component and/or of the second solders; by way of example, an operator can check, by manipulating it with pliers for example, whether the component moves or not;
- an acoustic check of the state of the control electronic component and/or of the second solders; by way of example, an acoustic microscopy device can be used;
- a visual check of the state of the control electronic component and/or of the second solders; by way of example, an operator can check whether an electronic component is still in its place or even check, using a binocular, whether there are cracks in the solders (according to the standardized techniques IPC- A-610);
- An electrical check of the state of the control electronic component and/or of the second solders.
Avantageusement, lors de la fourniture d’un indicateur d’usure, l’indicateur d’usure comprend une unité de détection pour détecter un défaut dans au moins l’une des deuxièmes brasures par un contrôle électrique d’un état fonctionnel du composant électronique témoin.Advantageously, when supplying a wear indicator, the wear indicator comprises a detection unit for detecting a fault in at least one of the second solders by an electrical check of a functional state of the electronic component witness.
L’invention propose également un système électronique, comprenant :
- un dispositif électronique à contrôler ayant un premier ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique avec un premier support à l’aide de premières brasures ;
- un indicateur d’usure du premier ensemble comprenant un deuxième ensemble formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin avec un deuxième support, à l’aide de deuxièmes brasures ;
dans lequel ledit au moins un composant électronique témoin a une durée de vie inférieure à une durée de vie de chacun des composants électroniques du premier ensemble.The invention also proposes an electronic system, comprising:
- An electronic device to be controlled having a first assembly formed by assembling at least one electronic component with a first support using first solders;
- A wear indicator of the first set comprising a second set formed by assembling at least one indicator electronic component with a second support, using second solders;
wherein said at least one control electronic component has a lifetime less than a lifetime of each of the electronic components of the first set.
Selon une caractéristique de l’invention, l’indicateur d’usure comprend en outre une unité de détection configurée pour détecter un défaut dans au moins l’une des deuxièmes brasures par un contrôle électrique d’un état fonctionnel du composant électronique témoin. L’état fonctionnel est alors représentatif d’une connexion électrique du composant témoin par les deuxièmes brasures.According to a feature of the invention, the wear indicator further comprises a detection unit configured to detect a fault in at least one of the second solders by electrically monitoring a functional state of the indicator electronic component. The functional state is then representative of an electrical connection of the indicator component by the second solders.
Avantageusement, l’unité de détection est sélectionnée parmi une unité de mesure d’impédance du composant électronique témoin, une unité de mesure et/ou de détection d’une continuité électrique dans le composant électronique témoin lors de son alimentation en courant.Advantageously, the detection unit is selected from among a unit for measuring the impedance of the witness electronic component, a unit for measuring and/or detecting electrical continuity in the witness electronic component when it is supplied with current.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé et de ce système électronique sont les suivants :
- les premier et deuxième supports sont un même support, de préférence un circuit imprimé ;
- le deuxième ensemble comporte au moins deux composants électroniques témoins ayant deux durées de vie différentes ;
- ledit au moins un composant électronique témoin est un composant électronique passif choisi parmi une résistance, une inductance ou un condensateur ou un composant choisi parmi un boitier BGA (pour « Ball Grid Array » en anglais, soit matrice de billes), un boitier LGA (pour « Land Grid Array » en anglais, soit matrice de pastilles) ou un boitier TSOP (pour « Thin Small Outline Package » en anglais).Certain preferred but non-limiting aspects of this method and of this electronic system are the following:
- The first and second supports are the same support, preferably a printed circuit;
- The second assembly comprises at least two control electronic components having two different lifetimes;
- said at least one control electronic component is a passive electronic component chosen from a resistor, an inductor or a capacitor or a component chosen from a BGA box (for "Ball Grid Array" in English, or ball matrix), an LGA box (for “Land Grid Array” in English, or matrix of pads) or a TSOP box (for “Thin Small Outline Package” in English).
L’invention concerne également une turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte un système électronique selon l’invention.The invention also relates to a turbomachine, characterized in that it comprises an electronic system according to the invention.
Enfin, l’invention concerne un procédé de maintenance d’un dispositif électronique pour aéronef, qui comprend :
- un contrôle d’un dispositif électronique pour aéronef par mise en œuvre du procédé de contrôle selon l’invention ; et
- une reformation des premières et deuxièmes brasures lorsqu’un risque de défaillance est identifié.Finally, the invention relates to a method for maintaining an electronic device for an aircraft, which comprises:
- control of an electronic device for an aircraft by implementing the control method according to the invention; And
- a reformation of the first and second solders when a risk of failure is identified.
La reformation (ou réparation) des brasures peut par exemple être obtenue en repassant le dispositif électronique dans un four de cuisson, afin de repasser les alliages des brasures dans un état de refusion et ainsi reformer les brasures.The reformation (or repair) of the solders can for example be obtained by ironing the electronic device in a baking oven, in order to iron the alloys of the solders in a state of reflow and thus reform the solders.
D'autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés parmi lesquels :Other advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings, among which:
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
La figure 3 représente schématiquement, sous forme de boîtes, un système électronique 8 selon l’invention, comprenant un dispositif électronique 1 à contrôler et un indicateur d’usure 9 (l’indicateur d’usure comprenant une unité de détection 18).FIG. 3 schematically represents, in the form of boxes, an electronic system 8 according to the invention, comprising an electronic device 1 to be checked and a wear indicator 9 (the wear indicator comprising a detection unit 18).
Un exemple d’un dispositif électronique 1 selon une vue en coupe est représenté dans la figure 4. Il comporte plusieurs composants électroniques 12 et un premier support 13, les composants électroniques 12 étant assemblés sur le premier support 13 à l’aide de premières brasures 14. On a alors plusieurs assemblages, qui forment un premier ensemble 10.An example of an electronic device 1 according to a sectional view is represented in FIG. 4. It comprises several electronic components 12 and a first support 13, the electronic components 12 being assembled on the first support 13 using first solders 14. We then have several assemblies, which form a first set 10.
Selon l’invention, on utilise comme indicateur d’usure 9 du premier ensemble 10 du dispositif électronique 1 un deuxième ensemble 11, qui est destiné à cette seule fin et qui est formé par le montage, à l’aide d’un matériau d’assemblage, d’au moins un composant électronique témoin 15 sur un deuxième support 16. Un exemple d’un indicateur d’usure 9 selon une vue en coupe est représenté dans la figure 5. Il comporte un composant électronique témoin 15 et un deuxième support 16, qui sont assemblés à l’aide de deuxièmes brasures 17. On a ici un assemblage qui forme un deuxième ensemble 11.According to the invention, a second assembly 11 is used as wear indicator 9 of the first assembly 10 of the electronic device 1, which is intended for this sole purpose and which is formed by mounting, using a material of assembly of at least one indicator electronic component 15 on a second support 16. An example of a wear indicator 9 according to a sectional view is shown in FIG. 5. It comprises an indicator electronic component 15 and a second support 16, which are assembled using second solders 17. Here we have an assembly which forms a second assembly 11.
Les premier 13 et deuxième 16 supports peuvent être un seul et même support 3, de préférence un circuit imprimé. De même, les premières 14 et deuxièmes 17 brasures peuvent être identiques.The first 13 and second 16 supports can be one and the same support 3, preferably a printed circuit. Similarly, the first 14 and second 17 solders may be identical.
En utilisant un seul et même support, cela simplifie la mise en œuvre du procédé de contrôle du dispositif électronique selon l’invention, puisqu’il suffit d’implémenter un ou plusieurs composants électroniques témoins, non reliés électriquement aux fonctions électroniques principales du premier ensemble du dispositif électronique, pour obtenir l’indicateur d’usure.By using a single and same support, this simplifies the implementation of the method for controlling the electronic device according to the invention, since it suffices to implement one or more control electronic components, not electrically connected to the main electronic functions of the first set. of the electronic device, to obtain the wear indicator.
Le composant électronique témoin 15 est choisi de sorte que son assemblage avec le deuxième support 16 vieillisse plus rapidement que le premier ensemble 10 du dispositif 1 (c’est-à-dire n’importe lequel des assemblages du dispositif 1). Etant donné que le ou les composants électroniques témoins 15 de l’indicateur d’usure 9 sont choisis avec une durée de vie inférieure à la durée de vie du ou des composants électroniques 12 du dispositif 1, le deuxième ensemble 11 (c’est-à-dire le ou les assemblages de l’indicateur d’usure formé par assemblage du ou des composants électroniques témoins avec un deuxième support) va vieillir plus rapidement que le premier ensemble (c’est-à-dire le ou les assemblages du dispositif formé par assemblage du ou des composants électroniques avec le premier support), ce qui permet d’estimer un état d’usure relatif du premier ensemble 10. Ainsi, l’invention ne permet pas de prédire la durée de vie du premier support 13 ou des composants 12 du dispositif 1, mais elle permet de prédire la durée de vie du premier ensemble 10 (c’est-à-dire le ou les assemblages du dispositif 1), ce qui permet de définir des préconisations de réparation du premier ensemble 10 du dispositif et de réparer ce premier ensemble 10 avant qu’il ne soit défaillant, ce qui permet au final d’augmenter la durée de vie et la fiabilité du dispositif 1.The control electronic component 15 is chosen so that its assembly with the second support 16 ages more rapidly than the first assembly 10 of the device 1 (that is to say any of the assemblies of the device 1). Given that the control electronic component(s) 15 of the wear indicator 9 are chosen with a service life shorter than the service life of the electronic component(s) 12 of the device 1, the second assembly 11 (i.e. i.e. the assembly(ies) of the wear indicator formed by assembling the indicator electronic component(s) with a second support) will age more rapidly than the first assembly (i.e. the assembly(s) of the device formed by assembling the electronic component or components with the first support), which makes it possible to estimate a relative state of wear of the first assembly 10. Thus, the invention does not make it possible to predict the service life of the first support 13 or of the components 12 of the device 1, but it makes it possible to predict the service life of the first assembly 10 (that is to say the assembly or assemblies of the device 1), which makes it possible to define repair recommendations for the first assembly 10 of the device and to repair this first assembly 10 before it fails, which ultimately increases the lifespan and reliability of the device 1.
Cette aptitude est particulièrement pertinente pour un dispositif électronique destiné à être utilisé dans un aéronef, le dispositif étant alors localisé dans une zone où la température, ainsi que les contraintes mécaniques, sont importantes. C’est le cas des dispositifs qui sont localisés dans les avions ou les équipements d’avion, en particulier dans les turboréacteurs qui sont soumis à des stress vibratoires et thermiques importants.This ability is particularly relevant for an electronic device intended to be used in an aircraft, the device then being located in a zone where the temperature, as well as the mechanical stresses, are high. This is the case of devices that are located in aircraft or aircraft equipment, in particular in turbojets which are subject to significant vibration and thermal stress.
Selon l’invention, on contrôle l’état des brasures du deuxième ensemble 11 formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin 15 sur un support 16 à l’aide de brasures 17. Plus particulièrement, on détecte l’apparition d’un défaut, généralement une fissure, dans le deuxième ensemble, ce défaut ayant pour effet de provoquer une discontinuité électrique dans le deuxième ensemble.According to the invention, the condition of the solders of the second assembly 11 formed by assembling at least one control electronic component 15 on a support 16 is checked using solders 17. More particularly, the appearance of a defect, generally a crack, in the second set, this defect having the effect of causing an electrical discontinuity in the second set.
Ce contrôle peut être une inspection visuelle, un contrôle de l’état électrique (par exemple par installation d’une voie de mesure de la continuité électrique du deuxième ensemble), un contrôle acoustique, une inspection mécanique (par application d’une force), etc.This check can be a visual inspection, a check of the electrical condition (for example by installing a channel for measuring the electrical continuity of the second set), an acoustic check, a mechanical inspection (by applying a force) , etc.
L’un des avantages à contrôler les brasures de ce deuxième ensemble est que l’information sur l’espérance de vie restante du dispositif électronique (c’est-à-dire sa durée de vie (si exprimée en heures) ou son potentiel de vie (si exprimée en pourcentage)) est intrinsèquement contenue dans le matériau de brasure utilisé pour l’assemblage du ou des composants électroniques témoins, ce qui permet d’assurer un suivi du cumul de l’endommagement pendant toute la vie du deuxième ensemble. Il nécessite cependant de choisir judicieusement le ou les composants témoins de l’indicateur d’usure afin qu’il(s) soi(en)t dimensionnant(s) pour le premier ensemble du dispositif électronique.One of the advantages of checking the solders of this second set is that the information on the remaining life expectancy of the electronic device (i.e. its lifespan (if expressed in hours) or its potential for life (if expressed as a percentage)) is intrinsically contained in the brazing material used for assembling the control electronic component(s), which makes it possible to monitor the cumulative damage throughout the life of the second assembly. However, it requires judiciously choosing the indicator component(s) of the wear indicator so that it (they) are dimensioned for the first assembly of the electronic device.
Le ou les composants électroniques témoins 15 peuvent être des composants électroniques passifs de type boitier. Un composant électronique est dit passif quand il obéit à la loi d’Ohm généralisée ; il peut par exemple s’agir d’un boitier de résistance, de condensateur ou d’inductance.The control electronic component(s) 15 can be box-type passive electronic components. An electronic component is said to be passive when it obeys the generalized Ohm's law; it can for example be a resistor, capacitor or inductance box.
Le ou les composants électroniques témoins peuvent également être choisis parmi d’autres types de boitiers, par exemple un boîtier BGA. Une lecture en continue de l’ensemble des contacts du boîtier BGA permet en effet d’estimer l’état d’usure du premier ensemble du dispositif électronique. On rappelle qu’un boîtier BGA comporte une pluralité de brasures et on sait que les brasures localisées en périphérie sont plus sujettes au vieillissement que les brasures localisées au centre. Le suivi de la continuité électrique des brasures localisées en périphérie permet donc de donner un premier état de vieillissement de l’assemblage et le suivi de la progression des ruptures électriques permet d’établir un niveau d’endommagement.The control electronic component(s) can also be chosen from other types of boxes, for example a BGA box. A continuous reading of all the contacts of the BGA box makes it possible to estimate the state of wear of the first set of the electronic device. It is recalled that a BGA package comprises a plurality of solders and it is known that the solders located on the periphery are more subject to aging than the solders located in the center. The monitoring of the electrical continuity of the solders located on the periphery therefore makes it possible to give an initial state of aging of the assembly and the monitoring of the progression of the electrical breaks makes it possible to establish a level of damage.
Par convention, les composants passifs destinés à être montés en surface d’un support (et également connus sous l’acronyme CMS (pour Composant Monté en Surface ou SMD en anglais)) sont définis en fonction de leur taille. Par exemple, un composant dit résistance 1206 correspond, pour l’homme du métier, à une résistance de taille 1206 en code impérial, ce qui correspond à une dimension métrique de 3,2 mm x 1,6 mm.By convention, passive components intended to be mounted on the surface of a support (and also known by the acronym CMS (for Surface Mounted Component or SMD in English)) are defined according to their size. For example, a component called a 1206 resistor corresponds, for those skilled in the art, to a resistor of size 1206 in imperial code, which corresponds to a metric dimension of 3.2 mm x 1.6 mm.
Quelques exemples de correspondance entre le code métrique et le code impérial sont regroupés dans le tableau 1 ci-dessous.Some examples of correspondence between the metric code and the imperial code are grouped in table 1 below.
Pour chaque type de composant passif, il existe des modèles empiriques prédictifs qui indiquent, à partir de la connaissance de l’usage (environnement thermique, cyclages thermiques, vibrations, chocs, etc.) et pour un type de brasure déterminée, quelle est la durée de vie d’un assemblage formé par le montage du composant passif sur un support donné et réalisé avec cette brasure. On sait par exemple qu’une brasure en alliage métallique de Sn62Pb36Ag2localisée sur une résistance 2512 vieillit deux fois plus vite qu’une même brasure localisée sur une résistance 1210, qui est le composant le plus sensible au vieillissement après la résistance 2512.For each type of passive component, there are predictive empirical models which indicate, based on knowledge of the use (thermal environment, thermal cycling, vibrations, shocks, etc.) and for a given type of solder, what is the lifetime of an assembly formed by mounting the passive component on a given support and made with this solder. We know, for example, that a solder in a metal alloy of Sn 62 Pb 36 Ag 2 located on a 2512 resistor ages twice as quickly as the same solder located on a 1210 resistor, which is the component most sensitive to aging after the resistor 2512.
Ainsi, pour un dispositif électronique qui est un CIE formé par assemblage d’une résistance 1210 sur un circuit imprimé, si on place comme indicateur d’usure une résistance 2512 sur ce même circuit imprimé et qu’on vérifie l’état de ses brasures, par exemple en mesurant la continuité électrique sur la résistance 2512, on saura, dès que la continuité électrique est rompue, que l’assemblage de la résistance 1210 est à sa demi-durée de vie.Thus, for an electronic device which is a CIE formed by assembling a 1210 resistor on a printed circuit, if a 2512 resistor is placed on this same printed circuit as a wear indicator and the condition of its solder joints is checked , for example by measuring the electrical continuity on the resistor 2512, it will be known, as soon as the electrical continuity is broken, that the assembly of the resistor 1210 is at its half-life.
Ce principe peut s’appliquer pour tout type de composant électronique et si le dispositif comporte plusieurs composants électroniques, il faut connaitre la durée de vie relative de chaque composant pour le dimensionnement du ou des composants témoins de l’indicateur d’usure.This principle can be applied to any type of electronic component and if the device comprises several electronic components, it is necessary to know the relative lifetime of each component for the sizing of the indicator component(s) of the wear indicator.
Un indicateur d’usure selon l’invention peut comporter plusieurs composants témoins ayant des durées de vie différentes. Cela permet par exemple de détecter les phases à N% d’espérance de vie consommée du premier ensemble du dispositif. Par exemple, on peut monter un composant passif choisi pour représenter 30% d’espérance de vie consommé, un autre 50% et un autre 90% du premier ensemble du dispositif (en réalité, cela représentera le pourcentage d’espérance de vie consommé de l’assemblage du composant électronique le plus faible du dispositif). Les composants témoins à 30% et à 50% permettent de réaliser un pronostic de la consommation de vie du premier ensemble du dispositif. Le composant témoin à 90% permettra de programmer la maintenance du premier ensemble.A wear indicator according to the invention may comprise several indicator components having different lifetimes. This makes it possible, for example, to detect the phases with N% life expectancy consumed of the first assembly of the device. For example, one can mount a passive component chosen to represent 30% of life expectancy consumed, another 50% and another 90% of the first assembly of the device (in reality, this will represent the percentage of life expectancy consumed of assembly of the weakest electronic component of the device). The 30% and 50% control components make it possible to make a prognosis of the life consumption of the first set of the device. The 90% witness component will make it possible to program the maintenance of the first set.
Idéalement, afin de minimiser l’impact sur le report des composants témoins, on utilisera pour réaliser les brasures des composants témoins (les deuxièmes brasures) l’alliage majoritairement utilisé pour réaliser les brasures. On peut utiliser toutes sortes de matériaux de brasure, comme par exemple les alliages Sn62Pb36Ag2, Sn96 ,5Ag3Cu0,5.Ideally, in order to minimize the impact on the transfer of the control components, the alloy mainly used to produce the solders will be used to produce the solders of the control components (the second solders). All kinds of brazing materials can be used, such as for example Sn 62 Pb 36 Ag 2 , Sn 96.5 Ag 3 Cu 0.5 alloys .
Pour illustrer le procédé selon l’invention, nous allons prendre le cas d’un CIE réalisé en assemblant, sur un circuit imprimé usiné servant de support, des composants choisis parmi les cinq composants ci-dessous en utilisant, pour la brasure, un alliage métallique Sn63Pb37.To illustrate the method according to the invention, we will take the case of a CIE produced by assembling, on a machined printed circuit serving as a support, components chosen from the five components below using, for the solder, an alloy metallic Sn 63 Pb 37 .
Afin de choisir le dimensionnement du ou des composants témoins, on commence par déterminer quel est l’assemblage le plus faible du CIE en comparant leurs durées de vie respectives.In order to choose the dimensioning of the control component(s), we start by determining which is the weakest assembly of the CIE by comparing their respective lifetimes.
La durée de vie de ces assemblages, qui correspond à une tenue en cycles thermiques sur une gamme de températures allant de - 55°C à + 125°C et pour une brasure avec un alliage Sn63Pb37, est connue et est présentée dans le tableau 2 ci-dessous.The service life of these assemblies, which corresponds to resistance to thermal cycles over a range of temperatures from - 55°C to + 125°C and for brazing with an Sn 63 Pb 37 alloy, is known and is presented in Table 2 below.
(-55/+125°C) avec un alliage Sn63Pb37 Resistance to thermal cycles
(-55/+125°C) with an Sn 63 Pb 37 alloy
L’assemblage le plus faible parmi ces cinq composants assemblés sur un support est celui obtenu avec la résistance 1206. Pour choisir les étalons potentiels, on sélectionne donc des composants passifs ayant, une fois assemblés, une tenue en cycles thermiques inférieure à 3246 cycles.The weakest assembly among these five components assembled on a support is that obtained with the 1206 resistor. To choose the potential standards, we therefore select passive components having, once assembled, a resistance to thermal cycles of less than 3246 cycles.
Par exemple, on choisit les composants passifs ci-dessous (tableau 3), qui vont servir d’indicateurs de durée de vie à 95%, 51% et 38% respectivement.For example, we choose the passive components below (table 3), which will serve as indicators of service life at 95%, 51% and 38% respectively.
L’estimation de la durée de vie restante du composant « R1206 » est calculée en faisant le rapport du nombre de cycles du composant témoin sur le nombre de cycles du « R1206 ».The estimate of the remaining service life of the "R1206" component is calculated by calculating the ratio of the number of cycles of the control component to the number of cycles of "R1206".
(-55/+125°C) avec un alliage Sn63Pb37 Resistance to thermal cycles
(-55/+125°C) with an Sn 63 Pb 37 alloy
Dans la figure 6 est représenté de manière schématique le système électronique 8 ainsi obtenu. Selon cet exemple de réalisation, le dispositif électronique et l’indicateur d’usure sont réalisés sur un même support 3, le dispositif électronique ayant un premier ensemble formé par assemblage, sur le support, de huit composants électroniques 12, dont trois résistances R1206, deux condensateurs C1206, une inductance i1206, une résistance R1005 et un condensateur C0805, et l’indicateur d’usure ayant un deuxième ensemble formé par assemblage, sur le support, de trois composants électroniques témoins 15, à savoir une résistance R1210 t, une résistance R1812 t et une résistance R2225 t. Les pistes conductrices reliant électriquement les composants entre eux ne sont pas représentées.In Figure 6 is shown schematically the electronic system 8 thus obtained. According to this embodiment, the electronic device and the wear indicator are made on the same support 3, the electronic device having a first assembly formed by assembling, on the support, eight electronic components 12, including three resistors R1206, two capacitors C1206, an inductor i1206, a resistor R1005 and a capacitor C0805, and the wear indicator having a second assembly formed by assembling, on the support, three control electronic components 15, namely a resistor R1210 t, a R1812 t resistor and an R2225 t resistor. The conductive tracks electrically connecting the components together are not shown.
En implémentant les résistances R1210 t, R1812 t et R2225 t comme composants témoins et en suivant la continuité électrique de ces résistances, on peut estimer la durée de vie de l’assemblage formé avec la résistance 1206, qui est le point dimensionnant du dispositif électronique, avec une échelle de consommation de 38%, 51 % et 95%.By implementing the resistors R1210 t, R1812 t and R2225 t as control components and by following the electrical continuity of these resistors, it is possible to estimate the lifetime of the assembly formed with the resistor 1206, which is the dimensioning point of the electronic device , with a consumption scale of 38%, 51% and 95%.
Il est à noter que, lorsqu’on procède à une maintenance du dispositif qui aboutit à une refonte de toutes les brasures de ces composants afin d’augmenter la durée d’exploitation de l’ensemble de l’assemblage, il est également nécessaire d’effectuer cette même réparation sur le ou les composants témoins de l’indicateur d’usure afin de « réinitialiser » le compteur de potentiel de vieillissement. En d’autres termes, lorsqu’on procède à la maintenance du dispositif électronique pour aéronef afin de pouvoir prolonger son exploitation en faisant une refonte des alliages de brasures, on procède à un contrôle du dispositif électronique par mise en œuvre du procédé de contrôle selon l’invention ; et on reforme les premières et deuxièmes brasures lorsqu’un risque de défaillance est identifié au cours du contrôle.It should be noted that, when carrying out maintenance of the device which results in an overhaul of all the solders of these components in order to increase the operating life of the assembly as a whole, it is also necessary to Carry out this same repair on the indicator component(s) of the wear indicator in order to “reset” the aging potential counter. In other words, when maintenance is carried out on the electronic device for aircraft in order to be able to prolong its operation by overhauling the solder alloys, the electronic device is checked by implementing the checking method according to invention; and the first and second solders are reformed when a risk of failure is identified during the inspection.
Claims (11)
- la fourniture d’un indicateur d’usure (9) du premier ensemble, l’indicateur d’usure comprenant un deuxième ensemble (11) formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin (2 ; 15) avec un deuxième support (3 ; 16) à l’aide de deuxièmes brasures (6 ; 17), ledit au moins un composant électronique témoin (2 ; 15) ayant une durée de vie inférieure à une durée de vie de chacun des composants électroniques (2 ; 12) du premier ensemble (10) ;
- la détection d’un risque de défaillance du dispositif électronique (1) par la vérification d’un état du composant électronique témoin (2 ; 15), le risque de défaillance étant identifié lorsque l’état du composant électronique témoin démontre la présence d’un défaut (7) dans au moins l’une des deuxièmes brasures (6 ; 17). Method for controlling an electronic device (1) for an aircraft, said electronic device having a first assembly (10) formed by assembling at least one electronic component (2; 12) with a first support (3; 13) at the using first solders (6; 14), the method comprising the following steps:
- the supply of a wear indicator (9) of the first set, the wear indicator comprising a second set (11) formed by assembling at least one indicator electronic component (2; 15) with a second support (3; 16) with the aid of second solders (6; 17), said at least one control electronic component (2; 15) having a lifetime less than a lifetime of each of the electronic components (2; 12 ) of the first set (10);
- detection of a risk of failure of the electronic device (1) by checking a state of the control electronic component (2; 15), the risk of failure being identified when the condition of the control electronic component demonstrates the presence of 'a defect (7) in at least one of the second solders (6; 17).
- un contrôle physique de l’état du composant électronique témoin (2 ; 15) et/ou des deuxièmes brasures (6 ; 17) ;
- un contrôle acoustique de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures ;
- un contrôle visuel de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures ;
- un contrôle électrique de l’état du composant électronique témoin et/ou des deuxièmes brasures. Method according to claim 1, in which the verification of the state of the control electronic component during the step of detecting a risk of failure of the electronic device consists of a verification selected from the group comprising:
- a physical check of the state of the control electronic component (2; 15) and/or of the second solders (6; 17);
- an acoustic check of the condition of the control electronic component and/or of the second solders;
- a visual check of the condition of the control electronic component and/or the second solders;
- an electrical check of the condition of the indicator electronic component and/or of the second solders.
- un dispositif électronique (1) à contrôler ayant un premier ensemble (10) formé par assemblage d’au moins un composant électronique (2 ; 12) avec un premier support (3 ; 13) à l’aide de premières brasures (6 ; 14) ;
- un indicateur d’usure (9) du premier ensemble (10) comprenant un deuxième ensemble (11) formé par assemblage d’au moins un composant électronique témoin (2 ; 15) avec un deuxième support (3 ; 16), à l’aide de deuxièmes brasures (6 ; 17) ;
dans lequel ledit au moins un composant électronique témoin (2 ; 15) a une durée de vie inférieure à une durée de vie de chacun des composants électroniques (2 ; 12) du premier ensemble (10). Electronic system (8) for an aircraft, comprising:
- an electronic device (1) to be controlled having a first assembly (10) formed by assembling at least one electronic component (2; 12) with a first support (3; 13) using first solders (6; 14);
- a wear indicator (9) of the first assembly (10) comprising a second assembly (11) formed by assembling at least one indicator electronic component (2; 15) with a second support (3; 16), at the using second solders (6; 17);
wherein said at least one control electronic component (2; 15) has a lifetime less than a lifetime of each of the electronic components (2; 12) of the first assembly (10).
- un contrôle d’un dispositif électronique (1) pour aéronef par mise en œuvre du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, 7 à 9 ; et
- une reformation des premières et deuxièmes brasures lorsqu’un risque de défaillance est identifié. Method for maintaining an electronic device (1) for an aircraft, comprising:
- control of an electronic device (1) for an aircraft by implementing the control method according to any one of claims 1 to 3, 7 to 9; And
- a reformation of the first and second solders when a risk of failure is identified.
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