PCB熱設(shè)計(jì)的案例
【Flotherm系列】?jī)?yōu)化PCB熱設(shè)計(jì)的十大技巧
PCB性能的很多方面是在詳細(xì)設(shè)計(jì)期間確定的，例如：出于時(shí)序原因而讓一條走線具有特定長(zhǎng)度。元器件之間的溫度差也會(huì)影響時(shí)序問(wèn)題。PCB設(shè)計(jì)的熱問(wèn)題主要是在元器件（即芯片封裝）選擇和布局階段 “鎖定”。在這之后，如果發(fā)現(xiàn)元器件運(yùn)行溫度過(guò)高，只能采取補(bǔ)救措施。我們倡導(dǎo)從系統(tǒng)或整機(jī)層次開始的由上至下設(shè)計(jì)方法，以便了解電子設(shè)備的熱環(huán)境，這對(duì)風(fēng)冷電子設(shè)備非常重要。早期設(shè)計(jì)中關(guān)于氣流均勻性的假設(shè)若在后期被證明無(wú)法實(shí)現(xiàn)，將對(duì)產(chǎn)品的商業(yè)可行性帶來(lái)災(zāi)難性影響，并最終失去市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
優(yōu)化熱布局
“盡早開始并從簡(jiǎn)單的做起”，這是金科玉律。負(fù)責(zé)產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)的工程師應(yīng)當(dāng)向電子工程師提供盡可能多的反饋意見，優(yōu)化PCB熱設(shè)計(jì)，尤其是在早期設(shè)計(jì)階段。
從熱設(shè)計(jì)工程師的角度看，在PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，幫助確定封裝選擇和理想的元器件位置布局，以利用系統(tǒng)氣流進(jìn)行散熱。當(dāng)然，布局和封裝選擇主要取決于電子性能與成本考慮。但是，應(yīng)當(dāng)盡可能弄清這些會(huì)給熱性能帶來(lái)怎樣的后果，因?yàn)闇囟群蜕嵬瑯訒?huì)影響性能與成本。
1開始預(yù)布局
在電子設(shè)計(jì)流程中，完成PCB布線之前有大量工作可以做。
展開 熱設(shè)計(jì)的重要性以及PCB電路板散熱設(shè)計(jì)技巧
在設(shè)計(jì)功率電阻時(shí)盡可能選擇大一些的器件，且在調(diào)整印制板布局時(shí)使之有足夠的散熱空間。
10 射頻功放或者LED PCB采用金屬底座基板。
11避免PCB上熱點(diǎn)的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。往往設(shè)計(jì)過(guò)程中要達(dá)到嚴(yán)格的均勻分布是較為困難的，但一定要避免功率密度太高的區(qū)域，以免出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)影響整個(gè)電路的正常工作。如果有條件的話，進(jìn)行印制電路的熱效能分析是很有必要的，如現(xiàn)在一些專業(yè)PCB設(shè)計(jì)軟件中增加的熱效能指標(biāo)分析軟件模塊，就可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。
四、總結(jié)
3.1 選材
（1）印制板的導(dǎo)線由于通過(guò)電流而引起的溫升加上規(guī)定的環(huán)境溫度應(yīng)不超過(guò) 125 ℃（常用的典型值。根據(jù)選用的板材可能不同）。由于元件安裝在印制板上也發(fā)出一部分熱量，影響工作溫度，選擇材料和印制板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這些因素，熱點(diǎn)溫度應(yīng)不超過(guò) 125 ℃。盡可能選擇更厚一點(diǎn)的覆銅箔。
（2）特殊情況下可選擇鋁基、陶瓷基等熱阻小的板材。
（3）采用多層板結(jié)構(gòu)有助于 PCB 熱設(shè)計(jì)。
3.2保證散熱通道暢通
（1）充分利用元器件排布、銅皮、開窗及散熱孔等技術(shù)建立合理有效的低熱阻通道,保證熱量順利導(dǎo)出 PCB。
（2）散熱通孔的設(shè)置 設(shè)計(jì)一些散熱通孔和盲孔，可以有效地提高散熱面積和減少熱阻，提高電路板的功率密度。如在 LCCC 器件的焊盤上設(shè)立導(dǎo)通孔。在電路生產(chǎn)過(guò)程中焊錫將其填充，使導(dǎo)熱能力提高，電路工作時(shí)產(chǎn)生的熱量能通過(guò)通孔或盲孔迅速地傳至金屬散熱層或背面設(shè)置的銅泊散發(fā)掉。在一些特定情況下，專門設(shè)計(jì)和采用了有散熱層的電路板，散熱材料一般為銅/鉬等材料，如一些模塊電源上采用的印制板。
展開 干貨｜PCB設(shè)計(jì)之熱管理
并非所有設(shè)計(jì)或外形因素都可以適應(yīng)上述所有策略。例如，散熱墊片不適用于雙面印刷電路板。如果電路板上有大量元件，其中一些元件將不可避免地要被放置在電路板的邊緣附近。
熱模擬驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì) — 降低高密度PCB板溫度的方法論
方案1—PCB板頂部的溫度分布云圖
八、優(yōu)化方案2
隨著銅層厚度的增加，截面面積增大，這是降低PCB的焦耳熱和最高溫度的有效途徑。在繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案中，選用最大的銅層厚度。修改銅箔層厚度信息，如下表所示：
方案2—PCB板頂部的溫度分布云圖
在此方案中，PCB板的最高溫升為53.3?C。增大電流流經(jīng)的截面積，可以進(jìn)一步減少焦耳熱，從而降低PCB的溫度。頂層銅箔的最大電流密度從140A/mm2降至120A/mm2，內(nèi)部4層的最大電流密度由73A/mm2降低至62A/mm2。
九、結(jié)論
降低元器件和PCB的溫度是提高電子產(chǎn)品壽命的重要設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于高電流密度的PCB板而言，要保持其維持安全的溫度，焦耳熱必須最小。通過(guò)優(yōu)化布線的幾何尺寸，進(jìn)行了方案的修改（PCB板布線布局的修改），進(jìn)一步降低了PCB板及器件的最高溫度，如方案2所示，內(nèi)部層用來(lái)承載電流，使得PCB板的最高溫升由原始的88℃降低到53℃，這大大提高了電子器件的壽命。
通過(guò)本案例的熱模擬計(jì)算，可以幫助工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期階段，快速找出熱點(diǎn)區(qū)域，并采取相應(yīng)的措施消除熱點(diǎn)區(qū)域。
展開 
怎樣才能做好PCB熱仿真分析？
熱分析可協(xié)助設(shè)計(jì)人員確定PCB上部件的電氣性能和可靠性，幫助確定元器件或PCB是否會(huì)因?yàn)檫^(guò)溫而導(dǎo)致功能失效或燒壞。簡(jiǎn)單的熱分析只是計(jì)算PCB的平均溫度，復(fù)雜的則要對(duì)含多個(gè)PCB和上千個(gè)元器件的電子設(shè)備建立瞬態(tài)模型。
無(wú)論熱仿真工程師在對(duì)電子設(shè)備、PCB 以及電子元件建立熱模型時(shí)多么小心翼翼，熱分析的準(zhǔn)確程度最終還要取決于PCB設(shè)計(jì)人員所提供的元件功耗的準(zhǔn)確性。
如果用比元件的實(shí)際功耗大的數(shù)據(jù)進(jìn)行熱分析，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)于保守，而與之相反，也更為嚴(yán)重的是熱安全系數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)低，即元件實(shí)際運(yùn)行時(shí)的溫度比分析人員預(yù)測(cè)的要高，此類問(wèn)題一般要通過(guò)加裝散熱裝置或風(fēng)扇對(duì)PCB 進(jìn)行冷卻來(lái)解決。這些外接附件增加了成本，而且延長(zhǎng)了制造時(shí)間，在設(shè)計(jì)中加入風(fēng)扇還會(huì)給可靠性帶來(lái)一層不穩(wěn)定因素，因此PCB優(yōu)先采用主動(dòng)式散熱(如自然對(duì)流、傳導(dǎo)及輻射散熱)，其次再采用被動(dòng)式冷卻方式。
熱設(shè)計(jì)不良最終將使得成本上升而且還會(huì)降低可靠性，這在所有PCB設(shè)計(jì)中都可能發(fā)生，花費(fèi)一些功夫準(zhǔn)確確定元件功耗，再進(jìn)行PCB熱分析，這樣有助于生產(chǎn)出小巧且功能性強(qiáng)的產(chǎn)品。應(yīng)使用準(zhǔn)確的熱模型和元件功耗，以免降低PCB設(shè)計(jì)效率。
準(zhǔn)確確定PCB元件的功耗是一個(gè)不斷重復(fù)迭代的過(guò)程，PCB 設(shè)計(jì)人員需要知道元件溫度以確定出損耗功率，熱分析人員則需要知道功率損耗以便輸入到熱模型中。設(shè)計(jì)人員先初步確定一個(gè)元件工作環(huán)境溫度，或從初步熱分析中得出估計(jì)值，并將元件功耗輸入到細(xì)化的熱模型中，計(jì)算出PCB和相關(guān)元件的溫度，第二步使用新溫度重新計(jì)算元件功耗，算出的功耗再作為下一步熱分析過(guò)程的輸入。在理想的情況下，該過(guò)程一直進(jìn)行下去直到其數(shù)值不再改變?yōu)橹埂?然而PCB設(shè)計(jì)人員通常面臨需要快速完成任務(wù)的壓力，他們沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行耗時(shí)重復(fù)的元器件電氣及熱性能確定工作。
展開 Cradle CFD—專業(yè)熱流場(chǎng)分析工具
通過(guò)Cradle進(jìn)行轉(zhuǎn)子與定子間小間隙內(nèi)冷卻效率的氣流分析，并配合Romax輸入的熱損耗分析數(shù)據(jù)，模擬電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的流動(dòng)熱阻，改善電機(jī)冷卻水套的冷卻性能。
凝露分析
為避免凝露腐蝕設(shè)備帶來(lái)的安全隱患，可利用濕蒸汽狀態(tài)和凝露公式來(lái)預(yù)測(cè)和防治凝露現(xiàn)象的發(fā)生，以此來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。應(yīng)用場(chǎng)景包括：車燈凝露分析、HVAC除霜除濕性能分析、家電產(chǎn)品箱體凝露腐蝕問(wèn)題、電子產(chǎn)品艙室結(jié)露危害分析等。
PCB熱優(yōu)化設(shè)計(jì)
PICLS的熱仿真分析幾乎可以在運(yùn)行的同時(shí)顯示結(jié)果，大大提高了效率。可分析布線方案、熱通道布局、散熱器、PCB層數(shù)、銅箔厚度等參數(shù)對(duì)PCB板散熱性能的影響，滿足不同客戶根據(jù)自身工藝、成本和資源進(jìn)行選擇性優(yōu)化的需求。還可與scSTREAM進(jìn)行熱流場(chǎng)耦合分析，考慮對(duì)流換熱以及輻射的影響，提高仿真精度。
電子產(chǎn)品熱分析
scSTREAM/HeatDesigner內(nèi)置的電子元件庫(kù)，可分析電子元器件受環(huán)境和周圍其他設(shè)備的熱影響。批量刪除細(xì)小零部件以及多層級(jí)網(wǎng)格功能，幫助用戶快速簡(jiǎn)化電子模型，節(jié)省計(jì)算資源。
主要特點(diǎn)
?? 出色的網(wǎng)格劃分能力
scFLOW支持Voxel fitting的網(wǎng)格技術(shù)，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)直接生成網(wǎng)格。無(wú)需花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行CAD清理，提高前處理效率。
??多物理場(chǎng)耦合分析
與MSC Software和第三方軟件進(jìn)行耦合，完成多物理場(chǎng)多系統(tǒng)分析，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)方面，可與Abaqus、Marc等非線性分析軟件耦合進(jìn)行“熱-流-固”耦合分析；電磁方面，可與Romax、EMsolution配合進(jìn)行“機(jī)-熱-磁”分析。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 直播預(yù)告-Cradle CFD 2023新功能發(fā)布
四
增強(qiáng)PCB設(shè)計(jì)電子熱模擬能力
為了進(jìn)一步增強(qiáng)scSTREAM在電子熱模擬方面的能力，特別是PCB設(shè)計(jì)方面，可以將IPC-2581中可用的板數(shù)據(jù)作為幾何數(shù)據(jù)導(dǎo)入。這種新功能支持耦合傳熱模擬，可以考慮導(dǎo)電性對(duì)熱的依賴性。
五
機(jī)器學(xué)習(xí)降維建模
Cradle CFD 2023引入了使用機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)的3D降維建模(ROM)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)空間的近乎即時(shí)探索。
電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)開發(fā)閉環(huán)流程示圖
熱設(shè)計(jì)開發(fā)閉環(huán)流程涉及結(jié)構(gòu)、硬件、PCB、測(cè)試和熱設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，與熱設(shè)計(jì)彼此之間都有信息的交互，使得熱設(shè)計(jì)開發(fā)流程形成一個(gè)完整的閉環(huán)，有利于各個(gè)領(lǐng)域的提高和技術(shù)積累，上圖共大家參考。
如何對(duì) PCB 設(shè)計(jì)中的散熱通孔建模（免費(fèi)領(lǐng)視頻）
了解如何以適當(dāng)?shù)木群退俣葘?duì)散熱通孔建模，從而為極具競(jìng)爭(zhēng)性的印刷電路板熱設(shè)計(jì)流程助力
在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，進(jìn)行印刷電路板 (PCB) 熱管理以確保組件足夠冷卻，對(duì)于可靠性而言至關(guān)重要。對(duì)于緊湊設(shè)計(jì)的需求以及成本的縮減推動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)意階段產(chǎn)生準(zhǔn)確、提早的冷卻選項(xiàng)評(píng)估。
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)介紹 PCB 中廣泛使用的通孔、金屬化孔如何幫助 PCB 熱管理改進(jìn)關(guān)鍵組件周圍的散熱。了解如何使用電子產(chǎn)品冷卻仿真軟件 Simcenter Flotherm XT 準(zhǔn)確而迅速地對(duì)散熱通孔進(jìn)行建模，以滿足不同設(shè)計(jì)階段的需求。仿真研究演示將介紹 PCB 設(shè)計(jì)上熱通孔相對(duì)于其他設(shè)計(jì)因素的選項(xiàng)、優(yōu)勢(shì)和局限。
敬請(qǐng)參加本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)并了解以下內(nèi)容：
散熱通孔如何輔助 PCB 上的散熱
如何在開發(fā)過(guò)程中對(duì)散熱通孔進(jìn)行建模，即簡(jiǎn)單到明確的詳細(xì)方法
安裝于帶有散熱通孔的 PCB 上的組件示例模型所應(yīng)用的方法
演講人：
保羅·布萊斯 (Paul Blais)：西門子 Mentor 業(yè)務(wù)部
約翰·威爾遜 (John Wilson)：西門子 Mentor 業(yè)務(wù)部
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展開 12 種 PCB 熱管理技術(shù)
PCB 熱點(diǎn)處的高溫可能導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，PCB 熱管理技術(shù)必須在 PCB 中進(jìn)行。
熱性能是設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)要考慮的最關(guān)鍵因素之一。為了解決發(fā)熱問(wèn)題，PCB 設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合減少發(fā)熱影響的技術(shù)。這意味著設(shè)計(jì)人員需要學(xué)習(xí)電子設(shè)備中使用的冷卻方法，并且需要了解減少內(nèi)部散熱的技術(shù)。
什么是 PCB 熱管理和熱建模？
熱建模是用于進(jìn)行熱失效分析的關(guān)鍵工具。它使設(shè)計(jì)人員能夠很好地了解與其電路設(shè)計(jì)相關(guān)的各種熱問(wèn)題。此外，它有助于選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和PCB 設(shè)計(jì)技術(shù)。PCB設(shè)計(jì)人員可以使用合適的建模軟件找出布局中不同組件的最佳設(shè)計(jì)和定位。熱建模使設(shè)計(jì)人員能夠有效地確定以下方面-有源器件的熱流模式、散熱器設(shè)計(jì)和冷卻方法。
減少PCB發(fā)熱的12種PCB熱管理技術(shù)
識(shí)別熱點(diǎn)和大電流跡線
為了制造熱穩(wěn)定的 PCB，必須在設(shè)計(jì)階段本身研究熱效應(yīng)。熱設(shè)計(jì)的第一步是識(shí)別熱點(diǎn)。熱建模或熱仿真技術(shù)用于尋找熱點(diǎn)。此外，必須同時(shí)進(jìn)行電流分析，因?yàn)榇箅娏髹E線會(huì)產(chǎn)生熱量。組件和大電流走線的適當(dāng)幾何排列可以使熱量均勻分布。大電流走線必須遠(yuǎn)離傳感器和運(yùn)算放大器等熱敏組件。
走線的銅厚和寬度
銅焊盤或走線的厚度和寬度在 PCB 熱設(shè)計(jì)中起著重要作用。銅跡線的厚度應(yīng)足以為通過(guò)它的電流提供低阻抗路徑。這是因?yàn)殂~跡線和通孔的電阻會(huì)導(dǎo)致顯著的功率損耗和發(fā)熱，尤其是在它們承受高電流密度時(shí)。因此，建議使用足夠的走線寬度和厚度來(lái)減少發(fā)熱。
用于 PCB 熱管理的焊盤設(shè)計(jì)
就像走線厚度一樣，焊盤厚度也很重要。熱量直接向頂部銅層消散。因此，頂部銅焊盤必須具有足夠的厚度和面積以提供足夠的散熱。
如果PCB設(shè)計(jì)中有散熱片，它們通常安裝在底部銅焊盤上。
展開 熱仿真和熱特性優(yōu)化 在汽車LED車燈上的應(yīng)用
LED的光熱模型對(duì)于芯片的熱仿真意義重大。
本方案如圖所示，熱瞬態(tài)測(cè)試儀T3Ster能夠?qū)ED的光熱效應(yīng)進(jìn)行同時(shí)跟蹤；利用T3Ster主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)LED熱阻模型的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接產(chǎn)生FloEFD仿真中所需的模型；同時(shí)配合Teral LED儀器，可以用積分球邊熱測(cè)試邊檢測(cè)LED光通量，實(shí)現(xiàn)了光熱一體化檢測(cè)方案，為使用者實(shí)現(xiàn)流明要求，且符合熱學(xué)要求，降低設(shè)計(jì)余量，進(jìn)行高精度設(shè)計(jì)，提供一個(gè)有力工具。
3.高精度輻射計(jì)算模型
相比離散傳遞、離散坐標(biāo)模型，高精度的蒙特卡洛模型在車燈系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。車燈中的外透鏡、內(nèi)透鏡等透明材料具有良好的透光性與一定的吸收特性，
FloEFD軟件在仿真計(jì)算中能夠考慮透明件固體吸收的特性；蒙特卡羅計(jì)算模型能較好地解決吸收，聚焦等系列問(wèn)題，用戶可根據(jù)精度要求設(shè)定離散條帶個(gè)數(shù)和跟蹤射線個(gè)數(shù)；這種方法在LED,鹵素?zé)糨椛湫Ч该骷囟染_預(yù)報(bào)，太陽(yáng)輻射問(wèn)題高效預(yù)報(bào)等方面都發(fā)揮了很大作用。
二、PCB的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
PCB在前大燈模組與控制單元，以及LED尾燈當(dāng)中具有廣泛的應(yīng)用，PCB對(duì)產(chǎn)品的成本有著關(guān)鍵的影響，因此提高設(shè)計(jì)精度，減少設(shè)計(jì)冗余則十分重要。
FloTHERM軟件和FloEFD軟件都可以對(duì)PCB做精細(xì)熱仿真，特別是FloTHERM軟件中可以綜合布線，過(guò)孔和各層特性來(lái)實(shí)現(xiàn)PCB和元器件的精細(xì)仿真。
展開 
新風(fēng)口下，熱設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
所謂熱設(shè)計(jì)，就是通過(guò)熱傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)的充分設(shè)計(jì)，使得熱量能夠充分被帶走或者被控制住，將終端設(shè)備的溫度始終控制在一定要求范圍內(nèi)。
熱設(shè)計(jì)的基本要求就是要滿足設(shè)備預(yù)期的工作熱環(huán)境要求，滿足對(duì)冷卻系統(tǒng)的限制要求，熱設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，互相協(xié)調(diào)，力求提高產(chǎn)品各方面的性能并降低成本。
熱設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)熱是電子產(chǎn)品失效的首要原因。隨著電子產(chǎn)品熱耗上升化、設(shè)備小巧化、環(huán)境多樣化，熱設(shè)計(jì)的要求愈發(fā)嚴(yán)格，產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)在整機(jī)中所占據(jù)的成本比重迅速增加，熱設(shè)計(jì)逐漸成長(zhǎng)為產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力因素之一。
而很大一部分企業(yè)其實(shí)沒有專業(yè)專職的熱設(shè)計(jì)人員，而是由結(jié)構(gòu)工程師或電氣工程師憑經(jīng)驗(yàn)代勞，單一產(chǎn)品傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的散熱場(chǎng)景尚可應(yīng)付，但是否存在過(guò)度設(shè)計(jì)，是否還有優(yōu)化空間、非專業(yè)人員很難把控。
同時(shí)，電子產(chǎn)品迭代升級(jí)加快，性能、成本競(jìng)爭(zhēng)加劇，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期也被大大壓縮，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)加樣機(jī)熱測(cè)試的方法已無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。
熱設(shè)計(jì)發(fā)展前景
一、熱設(shè)計(jì)人才缺口大
熱設(shè)計(jì)是隨著通訊和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)較新的行業(yè)，也是一個(gè)相當(dāng)專業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域。但其在PCB板、通訊、消費(fèi)電子、車載電子、新能源電池、人工智能、電源等行業(yè)又至關(guān)重要。人才缺口大，發(fā)展前景一片光明。
展開 基于參數(shù)優(yōu)化的 LED 驅(qū)動(dòng)電路 PCB 熱仿真分析
14?采用FR4介質(zhì)的Ⅱ型PCB面積約為Ⅰ型PCB面積的2.5倍,其元件的仿真溫度較Ⅰ型PCB下降約17~25℃,在Ⅱ型PCB的基礎(chǔ)上做更加密集的過(guò)孔放置得到Ⅲ型PCB,元件的仿真溫度繼續(xù)下降約0.5~5℃?采用鋁基介質(zhì)時(shí),Ⅰ型PCB的各元件仿真溫度較采用FR4介質(zhì)普遍降低6~18℃,Ⅱ型和Ⅲ型PCB仿真溫度較使用FR4介質(zhì)時(shí)普遍下降6~14℃?其中鋁基板Ⅰ型氛圍燈由于尺寸的限制,LED的仿真溫升最低為62.4℃,不符合設(shè)計(jì)要求,而鋁基板Ⅱ型氛圍燈PCB和鋁基板Ⅲ型氛圍燈PCB已經(jīng)完全滿足設(shè)計(jì)要求?
結(jié)論
本文通過(guò)熱仿真分析方法,實(shí)現(xiàn)了氛圍燈LED的PCB熱性能的優(yōu)化?在原有的Ⅰ型氛圍燈PCB設(shè)計(jì)不符合溫度要求的基礎(chǔ)上,借助熱仿真分析了該設(shè)計(jì)的不足?通過(guò)增大設(shè)計(jì)尺寸和增加過(guò)孔,設(shè)計(jì)了改善的Ⅱ型和Ⅲ型氛圍燈PCB,但是仍不滿足車規(guī)級(jí)溫升要求?最后通過(guò)改變PCB的基材介質(zhì)為鋁基介質(zhì),借助于熱仿真,論證了鋁基材質(zhì)的Ⅱ型和Ⅲ型氛圍燈PCB的設(shè)計(jì)滿足車規(guī)級(jí)要求?
【參考文獻(xiàn)】
[1]劉兆洪,龐傳和.
展開 一期一會(huì) | 什么是柔性PCB？
柔性顯示器以及尺寸越來(lái)越小的工業(yè)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的需求增長(zhǎng)，是推動(dòng)柔性PCB更廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)因素，因?yàn)樵摷夹g(shù)需要使用柔性電路。同樣地，隨著對(duì)更薄且更強(qiáng)大計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備的需求不斷增加，該趨勢(shì)也將持續(xù)推動(dòng)柔性PCB技術(shù)的發(fā)展。最后，汽車的電氣化也需要更柔性的電路來(lái)適應(yīng)更緊湊和嚴(yán)苛的環(huán)境。
實(shí)現(xiàn)這些發(fā)展，將需要負(fù)責(zé)開發(fā)柔性和剛?cè)峤Y(jié)合PCB封裝的工程師在通常相互沖突的特性中取得平衡。部署Ansys仿真工具套件，以探索各種設(shè)計(jì)選項(xiàng)并推動(dòng)實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)。一部分支持柔性PCB設(shè)計(jì)的最常用的Ansys工具包括：
Ansys Maxwell?：低頻電磁仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)。PCB設(shè)計(jì)人員和消費(fèi)類電子工程師使用Maxwell軟件來(lái)解決電磁感應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)和電感耦合的EMI/EMC等問(wèn)題。
Ansys HFSS?：高頻電磁仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)，工程師使用HFSS軟件開發(fā)基于柔性PCB的具有成本效益、高性能的電路布局和天線。
Ansys SIwave?：SIwave軟件專門用于PCB電磁仿真，為用戶提供了快速而強(qiáng)大的幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)入和信號(hào)完整性（SI）、電源完整性（PI）、電磁干擾（EMI）、阻抗和串?dāng)_建模方法。
Ansys Icepak?：PCB熱仿真和散熱設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其專為PCB仿真構(gòu)建的用戶界面中包含了業(yè)界領(lǐng)先的多物理場(chǎng)求解器。
Ansys Sherlock?：Sherlock讓您可以導(dǎo)入各種柔性PCB文件格式，并提供多個(gè)可用選項(xiàng)對(duì)材料、幾何結(jié)構(gòu)、部件信息等文件進(jìn)行前處理。常見的場(chǎng)景是將編輯過(guò)的柔性PCB文件從Sherlock軟件導(dǎo)出到Ansys Mechanical?軟件中，以進(jìn)行深入的熱機(jī)械分析。
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