Prehľad tepelnej spoľahlivosti PCB

Distribúcia medenej fólie na doskách plošných spojov je vo všeobecnosti veľmi zložitá a obtiažne presná modelácia. Preto je potrebné pri modelovaní zjednodušiť tvar zapojenia a pokúsiť sa priblížiť model ANSYS k skutočnej doske s plošnými spojmi. Elektronické súčiastky na doske s plošnými spojmi je možné simulovať aj zjednodušeným modelovaním, ako je napríklad elektrónka MOS a blok integrovaných obvodov.

1. Tepelná analýza
Tepelná analýza počas spracovania SMT pomáha projektantom pri určovaní elektrických vlastností komponentov na doske plošných spojov a pri určovaní, či komponenty alebo dosky plošných spojov vyhoria v dôsledku vysokých teplôt. Jednoduchá tepelná analýza vypočítava iba priemernú teplotu dosky plošných spojov, zatiaľ čo komplexný prechodový model je vytvorený pre elektronické zariadenie s viacerými doskami s obvodmi. Presnosť tepelnej analýzy v konečnom dôsledku závisí od presnosti spotreby energie súčiastok poskytnutej návrhárom obvodov.
V mnohých aplikáciách, kde je veľmi dôležitá hmotnosť a fyzická veľkosť, ak je skutočná spotreba energie súčiastky veľmi malá, môže byť bezpečnostný faktor konštrukcie príliš vysoký a návrh dosky s obvodmi môže byť založený na tepelnej analýze hodnota výkonu komponentu, ktorá je v rozpore so skutočným alebo príliš konzervatívnym. Opakom (a vážnejším) je návrh s nízkou tepelnou bezpečnosťou, v ktorom komponent skutočne beží pri vyššej teplote, ako analytik predpovedal. Tento problém sa zvyčajne rieši inštaláciou chladiča alebo ventilátora na chladenie dosky plošných spojov. Tieto doplnky zvyšujú náklady a vedú k predĺženiu prestojov a pridanie ventilátorov k dizajnu tiež vytvára nestabilitu v spoľahlivosti, preto sa pre dosky používajú skôr aktívne ako pasívne spôsoby chladenia (ako je prirodzené prúdenie, vedenie a žiarenie).
2. Zjednodušené modelovanie doska
Pred modelovaním analyzujte hlavné vykurovacie zariadenia na doske plošných spojov, ako sú elektrónky MOS a bloky integrovaných obvodov, ktoré počas prevádzky premieňajú väčšinu strateného výkonu na teplo. Preto sú pri modelovaní hlavným hľadiskom tieto zariadenia.
Okrem toho považujte medenú fóliu ako povlak drôtu na substráte DPS. Zohrávajú nielen vodivú úlohu v dizajne, ale zohrávajú aj úlohu vo vedení tepla, jeho tepelná vodivosť a oblasť prenosu tepla sú relatívne veľké obvodová doska je nepostrádateľnou súčasťou elektronického obvodu, jeho štruktúra je zložená z epoxidového živicového substrátu a medená fólia potiahnutá ako drôt. Hrúbka epoxidového substrátu je 4 mm a hrúbka medenej fólie je 0.1 mm. Meď má tepelnú vodivosť 400 W/(m ℃), zatiaľ čo epoxid má tepelnú vodivosť iba 0.276 W/(m ℃). Aj keď je pridaná medená fólia veľmi tenká, má silný vodiaci účinok na teplo, preto ju pri modelovaní nemožno ignorovať.