مروری بر قابلیت اطمینان حرارتی PCB

به طور کلی ، توزیع فویل مسی روی تخته های PCB بسیار پیچیده است و مدل سازی آن دشوار است. بنابراین ، لازم است شکل سیم کشی را در حین مدل سازی ساده کرده و سعی کنید مدل ANSYS را به برد واقعی مدار نزدیک کنید. اجزای الکترونیکی روی برد مدار را نیز می توان با مدل سازی ساده مانند لوله MOS و بلوک مدار مجتمع شبیه سازی کرد.

1. تجزیه و تحلیل حرارتی
تجزیه و تحلیل حرارتی در طول پردازش SMT به طراحان در تعیین خواص الکتریکی قطعات روی PCB و تعیین اینکه آیا قطعات یا تابلوهای مدار به دلیل درجه حرارت بالا می سوزند ، کمک می کند. تجزیه و تحلیل حرارتی ساده فقط دمای متوسط ​​برد مدار را محاسبه می کند ، در حالی که مدل گذرا پیچیده برای تجهیزات الکترونیکی با چندین برد مدار ایجاد شده است. صحت تجزیه و تحلیل حرارتی در نهایت بستگی به دقت مصرف توان قطعات ارائه شده توسط طراح برد مدار دارد.
در بسیاری از کاربردها که وزن و اندازه فیزیکی بسیار مهم هستند ، اگر مصرف انرژی واقعی قطعه بسیار کم باشد ، ضریب ایمنی طراحی ممکن است بسیار زیاد باشد ، و طراحی برد مدار ممکن است بر اساس تجزیه و تحلیل حرارتی باشد. مقدار قدرت جزء که با واقعی یا بیش از حد محافظه کار ناسازگار است. عکس (و جدی تر) طراحی ایمنی حرارتی پایین است ، که در آن اجزا در واقع در دمای بالاتری از تحلیلگر پیش بینی شده کار می کنند. این مشکل معمولاً با نصب رادیاتور یا فن برای خنک شدن برد مدار حل می شود. این افزودنی ها هزینه را افزایش می دهند و منجر به افزایش زمان خرابی می شوند و افزودن طرفداران به طرح نیز بی ثباتی در قابلیت اطمینان ایجاد می کند ، بنابراین از روشهای خنک کننده فعال و غیرفعال (مانند انتقال طبیعی ، هدایت و تابش) برای تخته ها استفاده می شود.
2. مدل سازی ساده شده از تخته مدار
قبل از مدل سازی ، دستگاههای گرمایش اصلی موجود در برد مدار ، مانند لوله های MOS و بلوک های مدار مجتمع را تجزیه و تحلیل کنید ، که بیشتر توان از دست رفته را در حین کار به گرما تبدیل می کند. بنابراین ، ملاحظه اصلی برای مدل سازی این دستگاه ها است.
علاوه بر این ، فویل مسی را به عنوان پوشش سیم روی بستر PCB در نظر بگیرید. آنها نه تنها نقشی رسانا در طراحی دارند ، بلکه در هدایت گرما نیز نقش دارند ، رسانایی حرارتی و ناحیه انتقال حرارت آن نسبتاً بزرگ است ، برد مدار بخش مهمی از مدار الکترونیکی است ، ساختار آن از بستر رزین اپوکسی و فویل مسی که به صورت سیم پوشانده شده است. ضخامت لایه اپوکسی 4 میلی متر و ضخامت فویل مس 0.1 میلی متر است. مس دارای هدایت حرارتی 400W/(m ℃) است ، در حالی که رسانایی اپوکسی تنها 0.276W/(m ℃) است. اگرچه فویل مسی اضافه شده بسیار نازک است ، اما تأثیر قوی بر روی حرارت دارد ، بنابراین نمی توان در مدل سازی از آن غافل شد.