მიმოხილვა თერმული საიმედოობის PCB

ზოგადად, სპილენძის კილიტის განაწილება PCB დაფებზე ძალიან რთულია და ძნელია ზუსტად მოდელირება. აქედან გამომდინარე, მოდელირებისას აუცილებელია გაყვანილობის ფორმის გამარტივება და ცდილობენ ANSYS მოდელი მიუახლოვონ რეალურ მიკროსქემის დაფას. მიკროსქემის დაფაზე არსებული ელექტრონული კომპონენტების მოდელირება შესაძლებელია გამარტივებული მოდელირებით, როგორიცაა MOS მილი და ინტეგრირებული წრიული ბლოკი.

1. თერმული ანალიზი
SMT დამუშავების დროს თერმული ანალიზი ეხმარება დიზაინერებს განსაზღვრონ კომპონენტების ელექტრული თვისებები PCB– ზე და დაადგინონ, დაიწვება თუ არა კომპონენტები ან მიკროსქემის დაფები მაღალი ტემპერატურის გამო. მარტივი თერმული ანალიზი ითვლის მხოლოდ მიკროსქემის საშუალო ტემპერატურას, ხოლო რთული გარდამავალი მოდელი დადგენილია ელექტრონული აღჭურვილობისათვის მრავალჯერადი მიკროსქემის დაფებით. თერმული ანალიზის სიზუსტე საბოლოოდ დამოკიდებულია მიკროსქემის დაფის დიზაინერის მიერ მოწოდებული კომპონენტის ენერგიის მოხმარების სიზუსტეზე.
ბევრ პროგრამაში, სადაც წონა და ფიზიკური ზომა ძალიან მნიშვნელოვანია, თუ კომპონენტის რეალური ენერგიის მოხმარება ძალიან მცირეა, დიზაინის უსაფრთხოების ფაქტორი შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი, ხოლო მიკროსქემის დიზაინი შეიძლება ეფუძნებოდეს თერმული ანალიზს. კომპონენტის სიმძლავრის ღირებულება, რომელიც შეუსაბამოა რეალურ ან ძალიან კონსერვატიულთან. საპირისპირო (და უფრო სერიოზული) არის დაბალი თერმული უსაფრთხოების დიზაინი, რომელშიც კომპონენტი რეალურად მუშაობს უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ანალიტიკოსი პროგნოზირებდა. ეს პრობლემა ჩვეულებრივ წყდება რადიატორის ან ვენტილატორის დაყენებით მიკროსქემის დაფის გასაგრილებლად. ეს დანამატები ამატებს ღირებულებას და იწვევს გაფუჭების ხანგრძლივობას, ხოლო დიზაინზე ფანების დამატება ასევე ქმნის არასტაბილურობას საიმედოობაში, ამიტომ დაფებისათვის გამოიყენება აქტიური და არა პასიური გაგრილების მეთოდები (როგორიცაა ბუნებრივი კონვექცია, გამტარობა და რადიაცია).
2. გამარტივებული მოდელირება წრიული საბჭო
მოდელირების დაწყებამდე გაანალიზეთ მიკროსქემის მთავარი გათბობის მოწყობილობები, როგორიცაა MOS მილები და ინტეგრირებული წრიული ბლოკები, რომლებიც ოპერაციის დროს დაკარგული ენერგიის უმეტესობას გარდაქმნის სითბოში. ამრიგად, მოდელირების მთავარი განსახილველია ეს მოწყობილობები.
გარდა ამისა, განიხილეთ სპილენძის კილიტა, როგორც მავთულის საფარი PCB სუბსტრატზე. ისინი არა მხოლოდ გამტარ როლს თამაშობენ დიზაინში, არამედ ასევე თამაშობენ როლს სითბოს გამტარობაში, მისი თერმული კონდუქტომეტრული და სითბოს გადაცემის ფართობი შედარებით დიდია, მიკროსქემის განუყოფელი ნაწილია ელექტრონული წრე, მისი სტრუქტურა შედგება ეპოქსიდური ფისოვანი სუბსტრატისგან და მავთულის სახით დაფარული სპილენძის კილიტა. ეპოქსიდური სუბსტრატის სისქე 4 მმ, სპილენძის კილიტა 0.1 მმ. სპილენძს აქვს 400W/(m ℃) თერმული კონდუქტომეტრი, ხოლო ეპოქსიდს აქვს მხოლოდ 0.276W/(m ℃). მიუხედავად იმისა, რომ დამატებული სპილენძის კილიტა ძალიან თხელია, მას აქვს ძლიერი სახელმძღვანელო ეფექტი სითბოზე, ამიტომ მისი იგნორირება შეუძლებელია მოდელირებაში.