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midas CFD应用之PCB模拟

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电路板 (Printed Circuit Board)

电路板 (PCB:Printed Circuit Board)是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故称为“印刷电路板

电路板通常由多层组成电路板的结构由绝缘层和印刷电路层组成层间连接通过导孔(Viahole)进行

  在这种层状结构的情况下,平面方向的导电率高,厚度方向的导电率低。NFX提供印刷电路板特性来反映这一点。在印刷电路板特性中,通过输入电路使用的材料、每层的厚度和导体含量的百分比,自动计算每个方向的平均导热率。

计算方法按以下公式计算如果已知方向的电导率您可以直接在材料中输入值:

  电路板(PCB) 是由堆叠在绝缘体(nonconductor)上的铜电路板组成。PCB可以是单面的(一层铜层)、双面的(两层铜层)或多面的。此外,在高级PCB的情况下,包括电容器(capacitor)、电阻器(resistor)或内置于电路板中的有源器件(active device)。可以对作为介电材料(dielectric material)的基板和包含电路的铜板进行建模,此时,整个PCB的材料特性取决于构成电路的导体在每一层中的覆盖率(coverage)。PCB建模基本上是以堆叠方向为轴,分别计算堆叠方向和平面方向的热导率,以模拟PCB的热特性。

平面方向的热导率计算如下:

与平面方向不同,堆叠方向的热导率如下计算:

此时,影响固体传热的物理特性如PCB的密度和比热,也是按同样的原理计算

比热是按质量加权的物理性质,计算如下:

*尽管考虑了热导率的方向性,但密度和比热等特性并未考虑方向性

热阻模型

   对于半导体封装,有时会提供从汇合处到电路板的热阻(θjb)和从汇合处到外壳的热阻(θjb)。在这种情况下,可以使用双热阻模型。由于双热阻模型将热阻特性反映为输入值,因此不需要半导体封装部分中的元件。因此,定义半导体封装与电路板接触的表面和半导体封装的顶面就足够了。如果有热量,可以在连接处输入热源。

   

  双电阻热模型是由两个电阻连接的热电阻模型。此时,考虑在汇合(junction)处存在热源,是在包括来自电子元件的热量在内的建模时使用的简单模型。

对于上面的示意图,热关系表示如下式:

由于汇合处的温度通常不需要计算,因此可以使用公式将其抵消

用上式消去连接点温度,可得:

与单一热阻模型的情况类似,可以计算出热传导矩阵,可以看出连接点处的热源负荷是一个系统,其中热源负荷按照各自的热阻分布两种热阻模型的比值。



来源:midas机械部落
电路半导体电子NFX材料
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首次发布时间:2022-11-25
最近编辑:1年前
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