PCB Блог - анализ ограниченной теплонадежности ключевых элементов печатных плат

по мере дальнейшей миниатюризации электронного оборудования, жаркий печатных плат. В этой статье используется программное обеспечение Ansys для конечных элементов для анализа распределения температурного поля ключевых компонентов на печатных плат во время работы и определения высокотемпературной области и низкотемпературной области печатной платы. Проект становится все более важным. малый размер и компактная схема приводят к повышению температуры компонентов, это значительно снижает надежность системы. поэтому, исходить из принципа теплопередачи,  вычислить температурное поле в разных схемах, сравнение показывает более рациональный подход к компоновке. оптимальное расположение, понижение температуры двигателя печатных плат, и повысить надежность системы.

1 Введение

постоянная миниатюризация электронного оборудования усложняет размещение печатных плат. Однако неразумное размещение печатных плат серьезно влияет на траекторию теплопередачи электронных элементов на панели, что приводит к потере надежности электронных элементов в результате повышения температуры, То есть надежность системы значительно снизилась. Это также привело к повышению температуры печатных плат до определенной высоты. Согласно сообщениям, 55% неисправности электронного оборудования вызваны превышением установленного значения температуры. Таким образом, даже при снижении на 1°C интенсивность отказов в его оборудовании значительно снижается. например, статистические данные свидетельствуют о том, что снижение коэффициента отказов в электронном оборудовании гражданской авиации на 1 градус по Цельсию снижается на 4 процента. Как видно, контроль повышения температуры (тепловых конструкций) является очень важным вопросом. тепло на печатных платах в основном поступает из таких энергоемких элементов, как трансформаторы, транзисторы большой мощности и резисторы большой мощности. их энергопотребление в основном рассеяно в окружающей среде в виде теплопроводности, конвекции и излучения, а лишь небольшая часть - в виде электромагнитных волн. Таким образом, для повышения стабильности и надежности электронных элементов на печатных плат необходимо иметь четкое представление о энергопотреблении ключевых элементов на печатных плат и распределении температурных полей на плите, с тем чтобы обеспечить рациональное размещение. при проведении теплового моделирования обычно используется метод конечных или конечных разностей для определения уравнений теплопередачи и потока жидкости. в данной статье используется анализ конечных элементов. конечные элементы более точны при решении сложных геометрических тел, позволяют уточнять сетку в некоторых областях (например, в более интересных, чем другие), а также в других регионах, где сетка может быть измельчена. немного отвратителен. Однако измельчение сетки не может быть непосредственно вызвано одной плотностью в другую и может осуществляться только постепенно.

2, основные принципы теплопередачи и процесс моделирования конечного элемента ANSYS

ANSYS процесс моделирования конечных тепловых элементов

В настоящем документе используется программное обеспечение ANSYS для создания геометрической модели, основанной на принципе "снизу вверх" и "снизу вверх". в процессе создания модели сущности из - за сложности конструкции электронных элементов для облегчения разбивки по сетке и точности результатов можно было бы упростить макет структуры и выбрать 10 узлов SOLID87, применимых к нерегулярным элементам формы.

3. конечное решение температурного поля

3.1 примерный анализ двухмерного температурного поля

схема 1: Chip1, Chip2 и Chip3 рядом с Chip1. температура составляет 101,5°C, а температура - 92,7°C.

Схема 2: чип 1, Чип 2 рядом с PCB, Чип 3 на другой стороне PCB. температура составляет 90°C, а температура - 70,7°C.

3.2 сравнительный анализ

1) сравнение результатов анализа двух окончательных имитационных температурных полей позволяет сделать вывод о том, что температура и температура в компоненте 2 существенно снизились (около 10 ~ 20 × 13131324 × 1313), что весьма впечатляюще для теплонадежности электронов. например, статистические данные свидетельствуют о том, что снижение коэффициента отказов в электронном оборудовании гражданской авиации на 1 градус по Цельсию снижается на 4 процента. Как видно, контроль повышения температуры (тепловых конструкций) является очень важным вопросом. Таким образом, повышается надежность оборудования.

2) обе схемы распределения температурных полей отражают одни и те же проблемы: при плотном распределении деталей неравномерное распределение температурных полей не позволяет определить области высоких и низких температур. Таким образом, при размещении панелей PCB следует уделять должное внимание плотности энергоемких элементов, которые, насколько это возможно, не должны размещаться или размещаться на элементах с низкой теплочувствительностью.

3) коэффициенты конвективного теплообмена в анализе с конечными элементами различаются в зависимости от значения компонента, и если они рассчитываются только на основе точечных измерений, то h будет небольшим, и поэтому необходимо внести некоторые поправки. величина h с большим энергопотреблением немного больше, затем Результаты расчетов сопоставляются с результатами измерений, и величина h постоянно корректируется до тех пор, пока она не будет в основном совпадать.

4) в распределении температурных полей, хотя и показываются одинаковые цвета, значения температуры, выраженные одним и тем же цветом, различаются. Они используются для указания тенденций от высокотемпературных зон к криогенным.

5) очень важны и пограничные условия, которые должны быть установлены в процессе моделирования.

3.3 Примеры трехмерного температурного поля

печатных плат содержит три чипа, схему и все параметры одинаковы с двумя.

Выводы и анализ

1) внешне, моделирование трехмерного температурного поля не является двухмерным идеалом, но это не так. трехмерное моделирование показывает температуру, которая на самом деле выше, чем на поверхности агрегата. Поэтому макет схемы 2 является разумным.

2) модель 3D является более сложной. для того чтобы имитировать точные результаты, материал на чипе можно рассматривать как трехслойный материал, состоящий из различных материалов, в целях упрощения модели.

3) Создание 3D-модели и обработка результатов отнимают много сил и времени, требования к материалам и конструкции более подробно и конкретнее, чем модель 2D. Хотя трехмерное моделирование позволяет получить больше информации, 2D также может быстро получить приблизительное распределение температурного поля. поэтому, В практическом применении, Оба метода могут быть основаны на печатных плат конкретный действительность.