סקירה כללית של האמינות התרמית של PCB

באופן כללי, חלוקת רדיד הנחושת בלוחות PCB מורכבת מאוד וקשה לדגם במדויק. לכן, יש צורך לפשט את צורת החיווט במהלך הדוגמנות, ולנסות להפוך את דגם ANSYS קרוב ללוח המעגלים בפועל. ניתן לדמות רכיבים אלקטרוניים בלוח המעגלים באמצעות דוגמנות פשוטות, כגון צינור MOS ובלוק מעגל משולב.

1. ניתוח תרמי
ניתוח תרמי במהלך עיבוד SMT מסייע למעצבים בקביעת התכונות החשמליות של רכיבים על הלוח ובקביעה אם רכיבים או מעגלים יישרפו בגלל טמפרטורות גבוהות. הניתוח התרמי הפשוט מחשב רק את הטמפרטורה הממוצעת של הלוח, בעוד שהמודל החולף המורכב נקבע לציוד האלקטרוני בעל מספר מעגלים. דיוק הניתוח התרמי בסופו של דבר תלוי בדיוק של צריכת החשמל של רכיבים המסופקים על ידי מעצב הלוח.
ביישומים רבים בהם משקל וגודל פיזי חשובים מאוד, אם צריכת החשמל בפועל של הרכיב קטנה מאוד, גורם הבטיחות של העיצוב עשוי להיות גבוה מדי, ועיצוב הלוח עשוי להתבסס על ניתוח תרמי של ערך הספק המרכיב שאינו עולה בקנה אחד עם הממשי או השמרני מדי. ההפך (וחמור יותר) הוא עיצוב בטיחות תרמי נמוך, שבו הרכיב למעשה פועל בטמפרטורה גבוהה יותר מכפי שחזה האנליסט. בעיה זו נפתרת בדרך כלל על ידי התקנת רדיאטור או מאוורר לקירור הלוח. תוספות אלה מוסיפות עלויות ומובילות לזמן השבתה מוגבר, והוספת מאווררים לעיצוב יוצרת גם חוסר יציבות באמינות, ולכן שיטות קירור אקטיביות ולא פסיביות (כגון הסעה טבעית, הולכה וקרינה) משמשות ללוחות.
2. דוגמנות פשוטה של המעגלים
לפני הדוגמנות, נתח את התקני החימום העיקריים בלוח המעגלים, כגון צינורות MOS ובלוקים של מעגלים משולבים, הממירים את רוב הכוח האבוד לחום במהלך הפעולה. לכן השיקול העיקרי בדוגמנות הוא מכשירים אלה.
בנוסף, שקול רדיד נחושת כציפוי חוט על מצע ה- PCB. הם לא רק ממלאים תפקיד מוליך בעיצוב, אלא גם ממלאים תפקיד בהולכת החום, מוליכותו התרמית ושטח העברת החום הם מעגל גדול יחסית הוא חלק הכרחי במעגל האלקטרוני, המבנה שלו מורכב מצע שרף אפוקסי ו רדיד נחושת מצופה כחוט. עובי המצע האפוקסי הוא 4 מ”מ, ועובי רדיד הנחושת הוא 0.1 מ”מ. לנחושת מוליכות תרמית של 400W/(m ℃) ואילו לאפוקסי מוליכות תרמית של 0.276W/(m ℃). למרות שרדיד הנחושת הנוסף הוא דק מאוד, יש לו השפעה מנחה חזקה על החום, כך שלא ניתן להתעלם ממנו בדוגמנות.