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High Temperature Electronics

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Une électronique pour les environnements très difficiles

Actuellement, l'électronique de contrôle des moteurs d'avion fonctionne sans problème en dessous de 120 degrés Celsius. Un projet financé par l'UE a mis au point l'électronique et les matériaux associés permettant un fonctionnement fiable à des températures supérieures.

Technologies industrielles

Les unités de contrôle moteur sont en général montées sur le boîtier du ventilateur moteur, et doivent assurer le fonctionnement optimal du moteur quelle que soit sa température. Le fait de les déplacer dans le moteur aurait de nombreux avantages: réduction du poids, simplification du système, du montage et de la maintenance, et amélioration de l'aérodynamisme de la nacelle. Cependant, les températures à l'intérieur du moteur sont bien plus élevées que dans le boîtier du ventilateur. Dans un tel environnement, l'électronique actuelle aurait des performances, une fiabilité et une durée de vie considérablement réduites. Le projet HITME (High temperature electronics), financé par l'UE, a posé les bases d'un système de contrôle électronique, capable de supporter des températures dépassant les 300 degrés Celsius. L'un des principaux objectifs était d'améliorer les performances des composants électroniques. L'idée était d'utiliser des processus haute température de silicium sur isolant, qui élargissent la gamme de fonctionnement des dispositifs classiques. Les scientifiques ont aussi étudié des composants en carbure de silicium, qui peuvent fonctionner longtemps au-dessus de 300 degrés Celsius. Par ailleurs, l'augmentation de la densité, de la puissance et de l'usage des composants électroniques dans des environnements difficiles, impose des solutions plus efficaces pour gérer le dégagement de chaleur. Le projet a proposé des méthodes d'isolation et de refroidissement actif pour le matériau semi-conducteur (la puce), le boîtier métallique (le package) et le substrat. Les chercheurs ont aussi étudié la possibilité d'utiliser une électronique évoluée pour protéger les composants les plus sensibles et réduire la génération de chaleur. Une autre activité essentielle était de concevoir des matériaux de pointe pour le packaging et les connexions. Le comportement des matériaux actuellement utilisés, métalliques ou céramiques, n'est pas bien connu au-delà de 250 degrés Celsius. Les scientifiques ont constaté que les adhésifs isolants étaient plus fiables que les adhésifs conducteurs. En outre, les adhésifs à l'ester de cyanate ont montré de meilleures propriétés de stockage thermique que les composés époxydes. Le projet HITME a réalisé deux véhicules de démonstration pour tester ses concepts. Le premier a servi à évaluer les fonctions des circuits à hautes températures, le second pour évaluer l'intégrité, le montage et l'interconnexion d'une petite ligne autonome et remplaçable.

Mots‑clés

Environnements extrêmes, unités de contrôle moteur, électronique haute température, silicium sur isolant, gestion thermique

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