Panoramica dell’affidabilità termica di PCB

In generale, la distribuzione del foglio di rame sulle schede PCB è molto complessa e difficile da modellare con precisione. Pertanto, è necessario semplificare la forma del cablaggio durante la modellazione e cercare di rendere il modello ANSYS vicino al circuito effettivo. I componenti elettronici sulla scheda del circuito possono anche essere simulati mediante modellazione semplificata, come il tubo MOS e il blocco di circuiti integrati.

1. Analisi termica
L’analisi termica durante l’elaborazione SMT aiuta i progettisti a determinare le proprietà elettriche dei componenti sul PCB e a determinare se i componenti o i circuiti stampati si bruceranno a causa delle alte temperature. L’analisi termica semplice calcola solo la temperatura media della scheda, mentre il modello transitorio complesso è stabilito per le apparecchiature elettroniche con più schede. L’accuratezza dell’analisi termica dipende in ultima analisi dall’accuratezza del consumo energetico dei componenti fornita dal progettista del circuito.
In molte applicazioni in cui il peso e le dimensioni fisiche sono molto importanti, se il consumo energetico effettivo del componente è molto ridotto, il fattore di sicurezza del progetto potrebbe essere troppo elevato e il progetto del circuito potrebbe essere basato sull’analisi termica di il valore di potenza del componente non coerente con quello effettivo o troppo conservativo. L’opposto (e più grave) è un design a bassa sicurezza termica, in cui il componente funziona effettivamente a una temperatura più alta di quanto previsto dall’analista. Questo problema viene solitamente risolto installando un radiatore o una ventola per raffreddare il circuito. Questi componenti aggiuntivi aumentano i costi e comportano un aumento dei tempi di inattività e l’aggiunta di ventole al design crea anche instabilità nell’affidabilità, quindi per le schede vengono utilizzati metodi di raffreddamento attivi anziché passivi (come convezione naturale, conduzione e radiazione).
2. Modellazione semplificata di scheda di circuito
Prima della modellazione, analizzare i principali dispositivi di riscaldamento nel circuito stampato, come i tubi MOS e i blocchi di circuiti integrati, che convertono la maggior parte della potenza persa in calore durante il funzionamento. Pertanto, la considerazione principale per la modellazione sono questi dispositivi.
Inoltre, considerare un foglio di rame come rivestimento del filo sul substrato del PCB. Non solo svolgono un ruolo conduttivo nella progettazione, ma svolgono anche un ruolo nella conduzione del calore, la sua conduttività termica e l’area di trasferimento del calore sono relativamente grandi il circuito è una parte indispensabile del circuito elettronico, la sua struttura è composta da un substrato di resina epossidica e lamina di rame rivestita come un filo. Lo spessore del substrato epossidico è di 4 mm e lo spessore della lamina di rame è di 0.1 mm. Il rame ha una conduttività termica di 400 W/(m℃), mentre la resina epossidica ha una conduttività termica di soli 0.276 W/(m℃). Sebbene la lamina di rame aggiunta sia molto sottile, ha un forte effetto guida sul calore, quindi non può essere ignorata nella modellazione.