PCBニュース - PCB熱設計応用のためのCFDモデリング法の使用

多相レギュレータ応用に必要な電力レベルが高くなってきている, そして、利用可能な回路基板の面積は、常に減少している, PCB回路基板の設計は、レギュレータの熱設計の重要な部分となっている. The PCBボード は、レギュレータによって生成される熱のほとんどを消散するのを助けることができます, そして、多くの場合、これは熱を放つ唯一の方法です. よく設計されたトレースは、MOSFET及びIC 1の周囲の有効熱伝導率を高めることによって回路基板の熱性能を向上させることができる.

一方で, 経費を減らすために, 不要な配線を減らす必要がある. したがって, 上記の目標を達成するために, 電圧安定化器周辺のPCBの熱伝導率の変化を推定し調整することが必要であり、電圧安定化器の熱性能に対するその影響は.

一般的な熱解析方法は、銅層の数、厚さおよびカバレッジパーセンテージおよび回路基板の総厚さに基づいて、回路基板全体の有効な平行および正常な熱伝導率の平均値を計算し、次いで平均平行および通常の熱伝導率を使用して回路基板の熱伝導率を計算することである。しかし、この方法は、回路基板の熱伝導率の局所的な変化を考慮する必要がない場合には適していない。

アイスパックは、回路基板の熱伝導率のローカルな変化を研究するために使用できる熱モデリングソフトウェアツールです。計算流体力学（cfd）機能に加えて，ソフトウェアツールは，回路基板全体の熱伝導率分布を計算するための回路基板の配線とビアを考慮に入れた。この機能は、アイスパックは非常に次の研究作業に適しています。

オリジナル設計とモデル検証

icePakモデルは、1 UのサーバーアプリケーションでECADファイルに基づいて作成されます。元の回路基板のトレースおよびビア情報は、モデルにインポートされる。

熱伝導率分布を調べるためには、PCB基板の裏面に45℃の一定の温度境界条件を割り当てることができ、均一な熱流束境界条件をPCBの頂部に割り当てることができる。

高温は低い熱伝導率を示し、低温は高い熱伝導率を示す。図から、トレースがない領域では温度が高く、より多くの跡がある領域では温度が低いことがわかる。大きなビアでは45℃程度に近い。

これは，熱伝導率分布が元の設計におけるトレース分布と一致することを示している。小孔の局所効果を得るためには，より小さなバックグラウンドグリッドサイズを使用する。

この例では、背景グリッドサイズは1×1 mmである。各グリッドは、回路基板ユニットを含み、回路基板ユニットは、X、Y、Z座標の方向に独自の熱伝導度を有し、一般に異なる値を有する。

このモデルでは、レギュレータのコンポーネントとトレースの電力損失。これらの電力損失値は、上記の試験で検証されている。

1 uアプリケーションモデルは、回路基板の上に空気の流れがある。周囲温度は25℃°C、内部空気流量は400 lfmである。図2 Bは、回路基板上の表面及び部品の温度を示す。高温の成分はレギュレータ内のMOSFETである。

各キー成分群の最大温度のシミュレーション結果を試験結果と比較すると，良好な整合性が得られた。

回路基板跡を減らす

原作 PCB設計 比較的大きなトレースカバレッジ, 回路基板の放熱性を高めることが目的である, これにより、電圧調整器20の温度を低下させる. しかし, 場合によっては, 経費を減らすために, トレースカバレッジを低減し、ヒートシンクを使用しないことが必要である. したがって, 痕跡は修正される, そして、レギュレータの温度を予測するために検証モデルを使用する.

以上がCFDモデリング手法を用いたPCB熱設計応用の導入である. IPCBも提供されて PCBメーカー とPCB製造技術.