Aperçu de la fiabilité thermique des PCB

En général, la distribution des feuilles de cuivre sur les cartes PCB est très complexe et difficile à modéliser avec précision. Par conséquent, il est nécessaire de simplifier la forme du câblage lors de la modélisation et d’essayer de rendre le modèle ANSYS proche du circuit imprimé réel. Les composants électroniques sur la carte de circuit imprimé peuvent également être simulés par une modélisation simplifiée, tels que le tube MOS et le bloc de circuit intégré.

1. Analyse thermique
L’analyse thermique pendant le traitement SMT aide les concepteurs à déterminer les propriétés électriques des composants sur le PCB et à déterminer si les composants ou les circuits imprimés vont griller en raison des températures élevées. L’analyse thermique simple ne calcule que la température moyenne du circuit imprimé, tandis que le modèle transitoire complexe est établi pour l’équipement électronique avec plusieurs circuits imprimés. La précision de l’analyse thermique dépend en fin de compte de la précision de la consommation électrique des composants fournie par le concepteur de la carte de circuit imprimé.
Dans de nombreuses applications où le poids et la taille physique sont très importants, si la consommation électrique réelle du composant est très faible, le facteur de sécurité de la conception peut être trop élevé et la conception de la carte de circuit imprimé peut être basée sur l’analyse thermique de la valeur de la puissance du composant qui est incohérente avec la valeur réelle ou trop prudente. Le contraire (et plus grave) est une conception à faible sécurité thermique, dans laquelle le composant fonctionne en fait à une température plus élevée que ce que l’analyste avait prédit. Ce problème est généralement résolu en installant un radiateur ou un ventilateur pour refroidir le circuit imprimé. Ces modules complémentaires ajoutent des coûts et entraînent une augmentation des temps d’arrêt, et l’ajout de ventilateurs à la conception crée également une instabilité de la fiabilité, de sorte que des méthodes de refroidissement actives plutôt que passives (telles que la convection naturelle, la conduction et le rayonnement) sont utilisées pour les cartes.
2. Modélisation simplifiée de carte de circuit imprimé
Avant la modélisation, analysez les principaux dispositifs de chauffage du circuit imprimé, tels que les tubes MOS et les blocs de circuits intégrés, qui convertissent la majeure partie de la puissance perdue en chaleur pendant le fonctionnement. Par conséquent, la principale considération pour la modélisation est ces dispositifs.
En outre, considérez la feuille de cuivre comme revêtement de fil sur le substrat PCB. Ils jouent non seulement un rôle conducteur dans la conception, mais jouent également un rôle dans la conduction thermique, sa conductivité thermique et sa zone de transfert de chaleur sont relativement grandes. Le circuit imprimé est un élément indispensable du circuit électronique, sa structure est composée d’un substrat en résine époxy et feuille de cuivre revêtue comme un fil. L’épaisseur du substrat époxy est de 4 mm et l’épaisseur de la feuille de cuivre est de 0.1 mm. Le cuivre a une conductivité thermique de 400W/(m℃), tandis que l’époxy a une conductivité thermique de seulement 0.276W/(m℃). Bien que la feuille de cuivre ajoutée soit très mince, elle a un fort effet de guidage sur la chaleur, elle ne peut donc pas être ignorée dans la modélisation.