Übersicht über die thermische Zuverlässigkeit von PCB

Im Allgemeinen ist die Verteilung von Kupferfolien auf Leiterplatten sehr komplex und schwer genau zu modellieren. Daher ist es notwendig, die Form der Verdrahtung während der Modellierung zu vereinfachen und zu versuchen, das ANSYS-Modell nahe an der tatsächlichen Leiterplatte zu erstellen. Durch vereinfachte Modellierung können auch elektronische Komponenten auf der Leiterplatte simuliert werden, wie etwa MOS-Röhre und integrierte Schaltungsblöcke.

1. Thermische Analyse
Die thermische Analyse während der SMT-Bearbeitung unterstützt Designer bei der Bestimmung der elektrischen Eigenschaften von Komponenten auf der Leiterplatte und bei der Bestimmung, ob Komponenten oder Leiterplatten aufgrund hoher Temperaturen durchbrennen. Die einfache thermische Analyse berechnet nur die mittlere Temperatur der Leiterplatte, während das komplexe transiente Modell für die elektronischen Geräte mit mehreren Leiterplatten erstellt wird. Die Genauigkeit der thermischen Analyse hängt letztendlich von der Genauigkeit der Leistungsaufnahme der Komponenten ab, die vom Leiterplattendesigner bereitgestellt wird.
In vielen Anwendungen, bei denen Gewicht und physikalische Größe sehr wichtig sind, kann der Sicherheitsfaktor des Designs zu hoch sein, wenn die tatsächliche Leistungsaufnahme der Komponente sehr gering ist, und das Design der Leiterplatte kann auf der thermischen Analyse von basieren der Leistungswert der Komponente, der nicht mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt oder zu konservativ ist. Das Gegenteil (und schwerwiegender) ist ein Design mit geringer thermischer Sicherheit, bei dem die Komponente tatsächlich bei einer höheren Temperatur läuft, als der Analyst vorhergesagt hat. Dieses Problem wird normalerweise gelöst, indem ein Kühler oder Lüfter installiert wird, um die Platine zu kühlen. Diese Add-Ons erhöhen die Kosten und führen zu längeren Ausfallzeiten, und das Hinzufügen von Lüftern zum Design führt auch zu einer Instabilität der Zuverlässigkeit, sodass für die Platinen aktive statt passive Kühlmethoden (wie natürliche Konvektion, Leitung und Strahlung) verwendet werden.
2. Vereinfachte Modellierung von Platine
Analysieren Sie vor dem Modellieren die wichtigsten Heizelemente in der Leiterplatte, wie MOS-Röhren und integrierte Schaltungsblöcke, die während des Betriebs den größten Teil der Verlustleistung in Wärme umwandeln. Daher sind diese Geräte die Hauptüberlegung bei der Modellierung.
Betrachten Sie außerdem Kupferfolie als Drahtbeschichtung auf dem PCB-Substrat. Sie spielen nicht nur eine leitfähige Rolle im Design, sondern spielen auch eine Rolle bei der Wärmeleitung, ihre Wärmeleitfähigkeit und ihre Wärmeübertragungsfläche sind relativ groß. Leiterplatte ist ein unverzichtbarer Bestandteil der elektronischen Schaltung, ihre Struktur besteht aus Epoxidharzsubstrat und Kupferfolie als Draht beschichtet. Die Dicke des Epoxidsubstrats beträgt 4 mm und die Dicke der Kupferfolie beträgt 0.1 mm. Kupfer hat eine Wärmeleitfähigkeit von 400 W/(m℃), während Epoxid eine Wärmeleitfähigkeit von nur 0.276 W/(m℃) hat. Obwohl die hinzugefügte Kupferfolie sehr dünn ist, hat sie eine starke Wärmeleitwirkung und ist daher beim Modellieren nicht zu vernachlässigen.