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如何解决线路板的热可靠性问题

  一般情况下,线路板板上的铜箔分布是非常复杂的,难以准确建模。因此,建模时需要简化布线的形状,尽量做出与实际线路板板接近的ANSYS模型线路板板上的电子元件也可以应用简化建模来模拟,如MOS管、集成电路块等。

1. 热分析

  热分析可协助设计人员确定线路板上部件的电气性能,帮助设计人员确定元件或线路板板是否会因为高温而烧坏。简单的热分析只是计算线路板的平均温度,复杂的则要对含多个线路板板的电子设备建立瞬态模型。热分析的准确程度最终取决于线路板设计人员所提供的元件功耗的准确性。

  在许多应用中重量和物理尺寸非常重要,如果元件的实际功耗很小,可能会导致设计的安全系数过高,从而使线路板的设计采用与实际不符或过于保守的元件功耗值作为根据进行热分析。与之相反(同时也更为严重)的是热安全系数设计过低,也即元件实际运行时的温度比分析人员预测的要高,此类问题一般要通过加装散热装置或风扇对线路板进行冷却来解决。这些外接附件增加了成本,而且延长了制造时间,在设计中加入风扇还会给可靠性带来不稳定因素,因此线路板板主要采用主动式而不是被动式冷却方式(如自然对流、传导及辐射散热)

  2. 线路板板简化建模

  建模前分析线路板板中主要的发热器件有哪些,如MOS管和集成电路块等,这些元件在工作时将大部分损耗功率转化为热量。因此,建模时主要需要考虑这些器件。此外,还要考虑线路板基板上,作为导线涂敷的铜箔。它们在设计中不但起到导电的作用,还起到传导热量的作用,其热导率和传热面积都比较大线路板板是电子电路不可缺少的组成部分,它的结构由环氧树脂基板和作为导线涂敷的铜箔组成。环氧树脂基板的厚度为4mm,铜箔的厚度为0.1mm。铜的导热率为400W/(m),而环氧树脂的导热率仅为0.276W/(m)。尽管所加的铜箔很薄很细,却对热量有强烈的引导作用,因而在建模中是不能忽略的。

  

 


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