Visão geral da confiabilidade térmica de PCB

Em geral, a distribuição da folha de cobre em placas PCB é muito complexa e difícil de modelar com precisão. Portanto, é necessário simplificar a forma da fiação durante a modelagem e tentar fazer o modelo ANSYS próximo da placa de circuito real. Os componentes eletrônicos na placa de circuito também podem ser simulados por modelagem simplificada, como tubo MOS e bloco de circuito integrado.

1. Análise térmica
A análise térmica durante o processamento SMT auxilia os projetistas na determinação das propriedades elétricas dos componentes no PCB e na determinação se os componentes ou placas de circuito queimarão devido a altas temperaturas. A análise térmica simples calcula apenas a temperatura média da placa de circuito, enquanto o modelo transiente complexo é estabelecido para o equipamento eletrônico com placas de circuito múltiplas. A precisão da análise térmica depende, em última análise, da precisão do consumo de energia do componente fornecido pelo projetista da placa de circuito.
Em muitas aplicações onde o peso e o tamanho físico são muito importantes, se o consumo real de energia do componente for muito pequeno, o fator de segurança do projeto pode ser muito alto e o projeto da placa de circuito pode ser baseado na análise térmica de o valor da potência do componente que é inconsistente com o real ou muito conservador. O oposto (e mais sério) é um projeto de baixa segurança térmica, no qual o componente realmente funciona a uma temperatura mais alta do que o analista previu. Este problema geralmente é resolvido com a instalação de um radiador ou ventoinha para resfriar a placa de circuito. Esses acréscimos aumentam o custo e aumentam o tempo de inatividade, e a adição de ventiladores ao design também cria instabilidade na confiabilidade, de modo que métodos de resfriamento ativos em vez de passivos (como convecção natural, condução e radiação) são usados ​​para as placas.
2. Modelagem simplificada de placa de circuito
Antes de modelar, analise os principais dispositivos de aquecimento na placa de circuito, como tubos MOS e blocos de circuito integrado, que convertem a maior parte da energia perdida em calor durante a operação. Portanto, a principal consideração para modelagem são esses dispositivos.
Além disso, considere a folha de cobre como revestimento de fio no substrato de PCB. Eles não apenas desempenham um papel condutor no projeto, mas também desempenham um papel na condução de calor, sua condutividade térmica e área de transferência de calor são relativamente grandes. A placa de circuito é uma parte indispensável do circuito eletrônico, sua estrutura é composta de substrato de resina epóxi e folha de cobre revestida como um fio. A espessura do substrato de epóxi é de 4 mm e a espessura da folha de cobre é de 0.1 mm. O cobre tem uma condutividade térmica de 400 W / (m ℃), enquanto o epóxi tem uma condutividade térmica de apenas 0.276 W / (m ℃). Embora a folha de cobre adicionada seja muito fina, ela tem um forte efeito de orientação sobre o calor, por isso não pode ser ignorada na modelagem.