改善PCB散热设计的基础

作者 Gabriel Ciobanu, CONTINENTAL CORPORATION

Boris Marovic, MENTOR GRAPHICS

大陆汽车Continental Automobile在制造从底盘和安全系统到动力总成、内部控制系统和轮胎的关键零件和系统领域有多年经验。过去十年间的变化非常大,电子技术成为了全球OEM供货商和其他制造商的一个非常重要的方面。电子系统比以前任何时候都更广泛得被使用,以提供更安全的汽车、更清洁的动力、更强的灵活性和更智能的驾驶体验。

所以为了从零件级开始就确保汽车电子可靠、安全并且设计得当,发热是必须在设计早期就要解决的问题。除了IC封装之外,最重要的热阻就是PCB了。Continental工程团队使用了3D计算流体动力学(CFD)来模拟和测试PCB的散热设计(图1)。周密得对主要热流动途径建模能确保零件产生的热量通过对流、传导和辐射等方式散发到环境当中,这一点至关重要。了解热接点热阻能用于优化设计,使其更加有效,并且能降低散热器、材料和IC的成本。

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当就模拟过程建模时,可以使用不同的方法来代表芯片封装和PCB。对于芯片封装通常有四种类型的模型(图1)。简单的长方形代表具有一些材料特性及有加在其上热源的集总原件。2型电阻简化热模型不含任何热容,所以不适合用于零件温度瞬态分析。Delphi模型则是由数个热阻和热容组成,所以更加准确并更加适合瞬态仿真。最后的详细模型是对零件进行明确建模,是最准确的模型,然而这也增加了仿真时间和对计算资源的要求。

本文原刊登于PCB007中国线上杂志三月号,点击阅读全文