Tổng quan về độ tin cậy nhiệt của PCB

Nói chung, sự phân bố lá đồng trên bảng mạch PCB rất phức tạp và khó mô hình hóa chính xác. Do đó, cần phải đơn giản hóa hình dạng của hệ thống dây điện trong quá trình mô hình hóa và cố gắng làm cho mô hình ANSYS gần với bảng mạch thực tế. Các thành phần điện tử trên bảng mạch cũng có thể được mô phỏng bằng mô hình đơn giản hóa, chẳng hạn như ống MOS và khối mạch tích hợp.

1. Phân tích nhiệt
Phân tích nhiệt trong quá trình xử lý SMT hỗ trợ các nhà thiết kế xác định các đặc tính điện của các thành phần trên PCB và xác định xem các thành phần hoặc bảng mạch có bị cháy do nhiệt độ cao hay không. Phân tích nhiệt đơn giản chỉ tính toán nhiệt độ trung bình của bảng mạch, trong khi mô hình quá độ phức tạp được thiết lập cho thiết bị điện tử có nhiều bảng mạch. Độ chính xác của phân tích nhiệt cuối cùng phụ thuộc vào độ chính xác của mức tiêu thụ điện linh kiện do nhà thiết kế bảng mạch cung cấp.
Trong nhiều ứng dụng mà trọng lượng và kích thước vật lý là rất quan trọng, nếu công suất tiêu thụ thực tế của linh kiện là rất nhỏ, hệ số an toàn của thiết kế có thể quá cao và thiết kế của bảng mạch có thể dựa trên phân tích nhiệt của giá trị công suất thành phần không phù hợp với thực tế hoặc quá bảo thủ. Điều ngược lại (và nghiêm trọng hơn) là thiết kế an toàn nhiệt thấp, trong đó linh kiện thực sự chạy ở nhiệt độ cao hơn dự đoán của nhà phân tích. Vấn đề này thường được giải quyết bằng cách lắp bộ tản nhiệt hoặc quạt để làm mát bảng mạch. Các tiện ích bổ sung này làm tăng thêm chi phí và dẫn đến tăng thời gian ngừng hoạt động và việc bổ sung thêm quạt vào thiết kế cũng tạo ra sự không ổn định về độ tin cậy, vì vậy các phương pháp làm mát chủ động chứ không phải thụ động (như đối lưu tự nhiên, dẫn điện và bức xạ) được sử dụng cho bo mạch.
2. Mô hình hóa đơn giản của bảng mạch
Trước khi lập mô hình, hãy phân tích các thiết bị làm nóng chính trong bảng mạch, chẳng hạn như ống MOS và các khối mạch tích hợp, chúng chuyển đổi phần lớn điện năng bị mất thành nhiệt trong quá trình hoạt động. Do đó, sự cân nhắc chính để mô hình hóa là các thiết bị này.
Ngoài ra, hãy coi lá đồng như lớp phủ dây trên bề mặt PCB. Chúng không chỉ đóng vai trò dẫn điện trong thiết kế mà còn có vai trò dẫn nhiệt, diện tích dẫn nhiệt và truyền nhiệt của nó tương đối lớn Bảng mạch là một phần không thể thiếu của mạch điện tử, cấu tạo của nó được cấu tạo từ nền nhựa epoxy và lá đồng bọc làm dây. Độ dày của nền epoxy là 4mm và độ dày của lá đồng là 0.1mm. Đồng có hệ số dẫn nhiệt là 400W / (m ℃), trong khi epoxy có hệ số dẫn nhiệt chỉ 0.276W / (m ℃). Mặc dù lá đồng được thêm vào rất mỏng, nhưng nó có tác dụng dẫn nhiệt mạnh mẽ, vì vậy nó không thể được bỏ qua trong mô hình.