როგორ გავაუმჯობესოთ თერმული საიმედოობა PCB

ზოგადად, სპილენძის კილიტაზე განაწილება PCB არის ძალიან რთული და ძნელია ზუსტად მოდელირება. ამიტომ, მოდელირებისას აუცილებელია გაყვანილობის ფორმის გამარტივება და შეეცადოთ ANSYS მოდელი გახადოთ რეალურ მიკროსქემის დაფაზე. მიკროსქემის დაფაზე არსებული ელექტრონული კომპონენტების მოდელირება შესაძლებელია გამარტივებული მოდელირებით, როგორიცაა MOS მილები, ინტეგრირებული წრიული ბლოკები და ა.

ჩიპების დამუშავებისას თერმული ანალიზი დაეხმარება დიზაინერებს განსაზღვრონ კომპონენტების ელექტრული მოქმედება PCB მიკროსქემის დაფა დაწვება თუ არა კომპონენტები ან მიკროსქემის დაფა მაღალი ტემპერატურის გამო. მარტივი თერმული ანალიზი ითვლის მხოლოდ მიკროსქემის საშუალო ტემპერატურას, ხოლო კომპლექსს სჭირდება ელექტრონული აღჭურვილობის გარდამავალი მოდელის შექმნა მრავალჯერადი მიკროსქემის დაფებით. თერმული ანალიზის სიზუსტე საბოლოოდ დამოკიდებულია მიკროსქემის დაფის დიზაინერების მიერ მოწოდებული კომპონენტის ენერგიის მოხმარების სიზუსტეზე.

ბევრ აპლიკაციაში წონა და ფიზიკური ზომა ძალიან მნიშვნელოვანია. თუ კომპონენტების ფაქტობრივი ენერგიის მოხმარება ძალიან მცირეა, დიზაინის უსაფრთხოების ფაქტორი შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი, ასე რომ მიკროსქემის დაფის დიზაინი მიიღებს კომპონენტის ენერგიის მოხმარების მნიშვნელობას, რომელიც შეუსაბამოა ფაქტობრივი ან ძალიან კონსერვატიული როგორც თერმული ანალიზის საფუძველი. პირიქით (და ამავე დროს უფრო სერიოზული), თერმული უსაფრთხოების ფაქტორის დიზაინი ძალიან დაბალია, ანუ კომპონენტების ფაქტობრივი მუშაობის ტემპერატურა უფრო მაღალია ვიდრე ანალიტიკოსების პროგნოზირებული. ასეთი პრობლემები ზოგადად წყდება სითბოს გამანადგურებელი მოწყობილობების ან გულშემატკივართა დამატებით, მიკროსქემის დაფის გასაგრილებლად. ეს გარე აქსესუარები ზრდის ღირებულებას და ახანგრძლივებს წარმოების დროს. დიზაინში ფანების დამატება ასევე მოიტანს არასტაბილურ ფაქტორებს საიმედოობაში. ამრიგად, მიკროსქემის დაფა ძირითადად იღებს გაგრილების აქტიურ და არა პასიურ მეთოდებს (როგორიცაა ბუნებრივი კონვექცია, გამტარობა და რადიაცია).

მიკროსქემის დაფის მოდელირება

მოდელირების დაწყებამდე გაანალიზეთ მიკროსქემის მთავარი გათბობის მოწყობილობები, როგორიცაა MOS მილები და ინტეგრირებული წრიული ბლოკები. ეს კომპონენტები ოპერაციის დროს დაკარგული ენერგიის უმეტესობას გარდაქმნის სითბოში. აქედან გამომდინარე, ეს მოწყობილობები უნდა იქნას გათვალისწინებული მოდელირებაში.

გარდა ამისა, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მიკროსქემის დაფის სუბსტრატზე გამტარად დაფარული სპილენძის კილიტა. ისინი არა მხოლოდ ელექტროენერგიას ატარებენ, არამედ სითბოს ატარებენ დიზაინში. მათი თერმული კონდუქტომეტრული და სითბოს გადაცემის ფართობი შედარებით დიდია. მიკროსქემის დაფა ელექტრონული მიკროსქემის შეუცვლელი ნაწილია. მისი სტრუქტურა შედგება ეპოქსიდური ფისოვანი სუბსტრატისა და სპილენძის ფოლგისგან, რომელიც დაფარულია გამტრად. ეპოქსიდური ფისოვანი სუბსტრატის სისქე 4 მმ და სპილენძის კილიტა 0.1 მმ. სპილენძის თერმული კონდუქტომეტრული მაჩვენებელი არის 400W / (m ℃), ხოლო ეპოქსიდური ფისები მხოლოდ 0.276w / (m ℃). მიუხედავად იმისა, რომ დამატებული სპილენძის კილიტა ძალიან თხელი და ჯარიმაა, მას აქვს ძლიერი სახელმძღვანელო ეფექტი სითბოზე, ამიტომ მისი იგნორირება არ შეიძლება მოდელირებაში.