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Al giorno d'oggi, sempre più progetti di sistema del substrato/PCB del pacchetto IC richiedono l'analisi termica. Il consumo energetico è un problema chiave nella progettazione di sistemi di imballaggio/PCB, che richiede un'attenta considerazione sia in campo termico che elettrico. Per una migliore analisi geotermica, prendiamo come esempio la conduzione del calore nei solidi e sfruttiamo la dualità dei due domini. La figura 1 e la tabella 1 descrivono la relazione di base tra i domini elettrici e termici.
Ci sono alcune differenze tra i domini elettrici e termici, come ad esempio:
Nel dominio elettrico, la corrente è limitata al flusso di alcuni elementi del circuito, ma nel dominio termico, il flusso di calore viene emesso dalla sorgente in tre dimensioni attraverso tre meccanismi di conduzione del calore (conduzione, convezione e radiazione).
L'accoppiamento termico tra i componenti è più pronunciato e difficile da separare rispetto all'accoppiamento elettrico
Gli strumenti di misura sono diversi. Per l'analisi termica, termocamere a infrarossi e termocoppie sostituiscono oscilloscopi e sonde di tensione
Come di seguito:
Q è il calore trasferito al secondo in joule al secondo.
K è conducibilità termica (W/(K.m))
A è l'area trasversale (m2) dell'oggetto.
T per differenza di temperatura
Îx è lo spessore del materiale
Hc è il coefficiente convettivo di trasferimento del calore
HR è il coefficiente di trasferimento termico della radiazione
T1 è la temperatura iniziale su un lato
T2 è la temperatura dall'altro lato
T è la temperatura della superficie solida (oC).
Tf è la temperatura media del fluido (oC).
Th è la temperatura finale calda (K).
Tc è la temperatura finale fredda (K).
ε è il coefficiente di radiazione del corpo (per il corpo nero) (0~1)
Ï = costante Stefan-Boltzmann =5,6703*10-8 (W/(m2K4))
SigrityTM Power DCTM è una comprovata tecnologia elettrotermica che viene utilizzata da molti anni nella progettazione, analisi e accettazione di imballaggi e applicazioni PCB. La co-simulazione elettrica/termica integrata consente all'utente di verificare facilmente che il progetto soddisfi le soglie di tensione e temperatura specificate senza dover spendere molto sforzo setacciando molti fattori di impatto difficili da determinare. Con questa tecnologia, è possibile ottenere un margine di progettazione accurato e ridurre il costo di produzione del progetto. La figura seguente mostra il metodo Power DC per la co-simulazione elettrica/termica:
Oltre alla co-simulazione elettrica/termica, PowerDC fornisce anche altre funzioni relative al calore, come:
Estrazione del modello termico
Analisi dello stress termico
Analisi multi-piastra
Co-simulazione del circuito integrato
Con queste tecnologie e caratteristiche, è possibile valutare facilmente e rapidamente il flusso di calore e la radiazione di un pacchetto o di un circuito stampato design con metodi grafici e quantitativi.
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