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。