PCB板熱仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-18
PCB板熱仿真的視頻教程
基于SimSolid的pcb板拔出工況仿真
SimSolid獨特的數值求解方法沒有傳統FEA中的許多限制。SimSolid是FEA，但它的運作方式卻截然不同。 我們不創建網格，而是使用高階函數，這些函數在本地適用于細化解決方案。強調了每個解決方案通過期間完成的技術步驟。 請注意，大部分內容都是自動進行的，用戶只需要很少的輸入。 使用SimSolid，沒有網格劃分和幾何處理更容易。SimSolid能夠分析所有幾何細節
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ANSYS Siwave 及circuit模塊場路協同模擬PCB板真實工況下的遠場仿真操作教程
本課程適合哪些人學習： 1、電磁仿真設計領域多年工程經驗的工程師 2、科研工作者 3、高校理工科老師 4、學校理工科學生 5、電磁仿真愛好者 6、學習SIWAVE,HFSS等學習人員 課程介紹： 1、ANSYS Siwave 及circuit 模塊場路協同模擬PCB板真實工況的遠場仿真操作Step By Step操作教學視頻 2、講師提供教程相關模型進行專項訓練，提高用戶的實際操作能力
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讓電子散熱仿真更高效
Cradle STREAM熱流分析軟件已經為電子行業服務了三十多年。該軟件不斷推陳出新，無以倫比的友好界面和高效的求解能力是該軟件的兩大特色。前處理采用結構化網格，支持曲面捕捉（CUT-CELL）；求解器采用有限體積法；后處理可創建并編輯截面、等值面、流線等對象。擁有電子散熱及建筑領域專屬的模型，電子散熱領域如Delphi模型，Gerber數據導入，PCB板快速仿真，熱瓶頸捕捉。
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PCB板熱仿真的實例教程
三、Icepak板級熱仿真實操
熱設計當今常用的散熱軟件主要有Flotherm和Icepak，其中IcepaK可以求解異形的結構，而且它基于ANSYS FLUENT的求解器，有較好的精度，對于電子散熱仿真是一款非常專業的軟件。在汽車電子散熱仿真來說，由于車廠其他結構和電磁的仿真多使用ANSYS的其他軟件，為了統一習慣，也為了處理異形的CAD結構，icepak用于散熱仿真較為常見。但從易用性來說，Flotherm有一定的優勢，它需要更多繁瑣注意項，以及操作流程。
不光是汽車行業，這幾年芯片計算能力需求的飛速發展和對可靠性要求的日益提升，越來越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對前期的設計提出更高的要求，需要仿真加以驗證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結構熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導熱系數，這樣更好的得到一個貼合實際的結果。它還提供了各種熱阻模型，常用的雙熱阻模型，以及DELPHI模型，以及詳細模型。除此之外還包含各種宏命令，方便對于特定問題的求解，它也可與ANSYS workbench中其他模塊數據相關聯。
做板級熱仿真，首先第一步便是參數的收集。要知道所處的工作溫度（環溫），以及板子的尺寸大小、布置方向、器件的尺寸大小和在PCB板的相應的位置，是否有風或者其他外加散熱措施。除此之外，需要器件手冊的相關內容，RθJB和RθJC以及最大TjMax，前兩個熱阻參數是雙熱阻模型所必須的，最大結溫是為了驗證結果是否超溫。
展開 請注意，包和板沒有相同的堆棧，如果要在一個模擬中組合PCB電路板和封裝，這可能是一個挑戰。HFSS3D layout流支持層次結構，這意味著您可以通過簡單的復制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設計組合起來。
圖4顯示了封裝，PCB電路板以及復制/粘貼整合了封裝和PCB電路板設計結果的三維視圖。整合封裝和PCB電路板的設計清楚地表明，必須使用有限電介質才能正確地表示物理結構，因為封裝的電介質層必須僅在封裝所在的位置繪制。電磁求解器使用的有限元法(FEM)處理任意的三維結構和有限的介質層。
圖4.封裝設計、PCB電路板設計、復制/粘貼后的PCB電路板的封裝
設置仿真
導入設計后，在運行模擬之前還需要執行幾個步驟。第一步是定義激勵。由于實現了顯著的自動化，此步驟非常簡單，只需選擇一個邊緣或過孔并將其轉換到一個端口（圖5）。創建端口后，還需要三個步驟：定義仿真設置、頻率掃描和空氣腔大小。這些都是通過在相關屬性窗口中輸入參數來完成的。仿真設置定義解算器用于創建初始網格和完成自動自適應網格過程的參數。有幾個選項允許用戶根據仿真的結構優化設置。對于這種特定的設計，解決方案頻率設置為20 GHz（用于自適應處理的頻率），因為我們希望仿真結果為0 GHz到40 GHz的帶寬。將基函數的階數設置為混合階，并選擇迭代求解器。頻率掃描設置是根據提取模型的最終用途定義的。在大多數情況下，提取的模型用于時域電路仿真，結合有源模型（驅動、接收）來評估封裝和板對傳輸信號的影響。例如，可以評估眼圖 eye diagram 性能。即使提取的模型可以是寬帶SPICE模型，默認格式也是S參數。
展開 簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創建穩態熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩態分析項目之后，創建一個瞬態熱分析項目，并于穩態熱分析項目連接；連接方式如圖所示：
導入幾何模型：導入PCB板的幾何模型X_T格式；切換單位制為：Metric（m,kg,N,s,V,A）
網格劃分：設置網格劃分方式為Multi Zone；
設置Sizing：選擇初PCB板之外的其他15個元件，設置網格尺寸為：0.0009m；
設置Sizing：選擇PCB板，設置單元尺寸大小為：0.002m；如圖所示：
設置邊界條件：
設置發熱芯片的發熱量：Internal heat generation 大小為：5e7W/m3；芯片位置如圖所示：
設置熱傳導Convection：選擇所有的幾何模型；在Film Coefficient欄右鍵，選擇Import Temperature Dependent，如圖所示：
選擇Stagnant Air-Simplified Case；如圖所示：
5.求解&查看結果：查看穩態分析結果的PCB板及元件溫度場如圖所示：
現在已完成穩態熱分析，這是總體目標的第一部分；對于本案例，將在其余步驟中執行瞬態熱分析。
準備瞬態熱分析時需要注意的事項：
? 如果突出顯示瞬態熱對象下的初始溫度對象，會注意到在詳細信息視圖中，只讀顯示初始溫度和初始溫度環境。
展開 （此文來自于”南京熱鏈研習社“ 微信公眾號，如需轉載請與作者聯系?。? 了解更多熱設計資訊，請關注南京熱鏈研習社“ 微信公眾號！
本文部分內容摘自：”專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程“ 第23章節中分內容。
專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程（國內首套有關散熱理論設計的系統培訓課程）
ANSYS ICEPAK 視頻培訓課程：
我所理解的熱仿真---ANSYS ICEPAK電子散熱仿真全套原創視頻教程
一、熱設計的重要性
電子設備在工作期間所消耗的電能，比如射頻功放，FPGA芯片，電源類產品，除了有用功外，大部分轉化成熱量散發。電子設備產生的熱量，使內部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發，設備會繼續升溫，器件就會因過熱失效，電子設備的可靠性將下降。SMT使電子設備的安裝密度增大，有效散熱面積減小，設備溫升嚴重地影響可靠性，因此，對熱設計的研究顯得十分重要。
搞射頻的兄弟有柴，這樣散熱也行？
對于PCB電路板的散熱是一個非常重要的環節，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來討論下。
對于電子設備來說，工作時都會產生一定的熱量，從而使設備內部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發出去，設備就會持續的升溫，器件就會因過熱而失效，電子設備的可靠性能就會下降。因此，對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。
二、印制電路板溫升因素分析
引起印制板溫升的直接原因是由于電路功耗器件的存在，電子器件均不同程度地存在功耗，發熱強度隨功耗的大小變化。
展開 當前，電子產品朝著功能齊全、輕量化、低成本的方向發展，這種需求使得PCB板必須在高密度電流的情況下工作。一般來說，汽車電子產品在惡劣的環境中運行。在過去的幾十年中，電子在汽車行業中使用越來越多，其對輕量化和經濟高效電子的需求呈指數級增長。
另外與外部包裝輕量化要求相同，電子產品的功能增加了很多，這勢必對電子產品的熱管理提出了挑戰。為了滿足應用程序所需的眾多功能，電路板器件的密度、PCB板上的電流也增加了很多。
在高電流的需求下，焦耳加在PCB板上的熱耗是非常大的。如果采用自然散熱的方式，不對PCB表面使用額外冷卻手段的情況下，PCB上的器件和銅箔層的散熱是一個巨大的熱挑戰。
關鍵詞：設計優化 電-熱模擬 焦耳加熱 高電流密度 PCB
在本研究中，該產品包含，一個塑料外殼，PCB及能夠在高電流下工作的電子元件。該PCB產品擁有多個輸入和輸出，支持各種負載。高密度電流流過PCB中的多層銅箔上。這些銅層(由于尺寸的限制) ，在高密度電流情況下，勢必導致較高的焦耳熱。另外，在PCB基板上有多個電子部件工作。結果，這些部件處于較高的工作溫度下。
本研究使用熱風險管理工具(Thermal Risk Management tool，TRM)進行電熱模擬，熱測量分別通過熱成像和熱電偶，來對熱場和元件的溫度進行測量。熱模擬與測量的結果進行對比，誤差在±3%范圍內。
在驗證了熱仿真模型的基礎上，通過仿真進行了參數化研究，優化了銅線的幾何形狀和元件位置，優化了元件、PCB的功耗、PCB布線的布局堆疊和PCB基材。這種優化有助于減少PCB板上的熱點和溫度。在早期產品的開發階段，可以大大降低開發成本和產品成本。
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太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
一.技術參數
1.分析類型：穩態熱仿真
2.材料：Cooler：ADC12
3.邊界條件：Ambient temperature：85℃
Cooler face temperature:75℃
Air Convention:10W/(m2·K)
4.載荷：IGBT PowerLoss=30W/chip
Diode PowerLoss
計算時會考慮布線過孔的各向異性導熱率，以提高PCB板熱仿真的精度。同時，利用豐富的對齊功能，將不同元件/模塊按位置進行裝配。
圖 2 導入ODB++文件及模型對齊
三、PowerMap文件導入
Simdroid-EC支持非均勻功耗的定義。
波紋板是一種具有波浪狀結構的金屬板，在對流換熱中具有重要的應用。波紋板的波浪狀形態可以增加其表面積，提高熱傳導效率和對流換熱效果。本案例建立了一簡化二維模型，基于COMSOL軟件的熱-流耦合相關模塊，數值仿真得到對流換熱后的溫度場和速度場分布，如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
AICFD是由天洑軟件自主研發的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設備和車輛運載等領域復雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結果處理完整仿真分析流程，幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，提高企業研發效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例針對冷熱板，在初始溫度為
摘要：隨著高性能計算（HPC）、云計算、人工智能等行業迅猛的發展，計算機芯片的熱流密度持續升高。為了保證計算機高效、穩定的運行，對散熱問題的解決提出了巨大的挑戰，相變散熱是一種非常有優勢的散熱方式，近幾年受到人們廣泛關注。文中對相變散熱的核心部件均熱板進行研究，均熱板的微槽道結構對其散熱效果具有很大的影響
摘要
為提升車規級氛圍燈LED驅動電路板(PCB)熱設計問題,該文提出了一種參數優化仿真的分析方法
簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創建穩態熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩態分析項目之后，創建一個瞬態熱分析項目，并于穩態熱分析項目連接
翻譯：上海安世亞太
前言
多年來，設計人員一直在仿真中考慮封裝寄生效應package parasitics 的影響，從使用簡單的一階模型（如理想電感+電阻）到更復雜的spice梯形網絡，最后到使用三維電磁仿真器充分提取封裝的s參數。對于封裝加PCB通道，目前最常用的方法是將封裝和電路板作為s參數或寬帶SPICE模型獨立地提取出來，并在電路仿真器中結合這兩種模型。但由于工作頻率高
不光是汽車行業，這幾年芯片計算能力需求的飛速發展和對可靠性要求的日益提升，越來越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對前期的設計提出更高的要求，需要仿真加以驗證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結構熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導熱系數，這樣更好的得到一個貼合實際的結果。
