Thermische Simulation PCB thermisches Design
Icepak ist ein Softwaretool zur thermischen Modellierung, mit dem lokale Änderungen der Wärmeleitfähigkeit in Leiterplatten untersucht werden können. Neben der Computational Fluid Dynamics (CFD)-Funktion berücksichtigt das Softwaretool auch die Verdrahtung und Durchkontaktierungen der Leiterplatte und berechnet dann die Wärmeleitfähigkeitsverteilung auf der gesamten Leiterplatte. Diese Eigenschaft macht Icepak sehr geeignet für die folgende Forschungsarbeit.
Ursprüngliches Design und Modellverifizierung:
Die übliche thermische Analysemethode besteht darin, den Durchschnittswert der effektiven parallelen und normalen Wärmeleitfähigkeit der gesamten Leiterplatte gemäß der Anzahl, Dicke und dem Bedeckungsprozentsatz der Kupferschicht und der Gesamtdicke der Leiterplatte zu berechnen und dann zu berechnen Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte anhand der mittleren parallelen und normalen Wärmeleitfähigkeit.
Das Icepak-Modell wird gemäß der ECAD-Datei in der 1U-Serveranwendung erstellt. Die Routing- und Via-Informationen der Originalplatine werden in das Modell importiert.
Um die Verteilung der Wärmeleitfähigkeit zu überprüfen, kann die Randbedingung 45 Grad konstante Temperatur der Rückseite der Leiterplatte und die Randbedingung gleichmäßiger Wärmefluss der Oberseite zugewiesen werden. Eine hohe Temperatur steht für eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Temperatur für eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Temperatur im Bereich ohne Verkabelung höher und im Bereich mit stärkerer Verkabelung niedriger ist. Im Bereich mit großen Durchkontaktierungen liegt die Temperatur nahe bei 45 Grad.
Dies zeigt, dass die Wärmeleitfähigkeitsverteilung mit der Verdrahtungsverteilung im ursprünglichen Design übereinstimmt. Um den lokalen Effekt kleiner Löcher zu erhalten, sollte ein kleineres Hintergrundraster verwendet werden.Wenn die Simulationsergebnisse der maximalen Temperatur jeder Schlüsselelementgruppe mit den Testergebnissen verglichen werden, stellen wir fest, dass sie eine gute Konsistenz aufweisen.
Das PCB-Design hat eine relativ große Verdrahtungsabdeckung, die darauf ausgelegt ist, die Wärmeableitung in der Leiterplatte zu erhöhen und somit die Temperatur des Spannungsreglers zu senken. In einigen Fällen ist es jedoch zur Reduzierung der Kosten erforderlich, die Verdrahtungsabdeckung zu reduzieren und keinen Kühlkörper zu verwenden. Daher wird die Verdrahtung modifiziert, und dann wird das Verifizierungsmodell verwendet, um die Temperatur des Reglers vorherzusagen.
