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所有產(chǎn)品都依賴于高質(zhì)量的印制電路板（PCB）。PCB由多層導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料制成，在制造過程中會經(jīng)歷嚴(yán)重的熱循環(huán)和熱機(jī)械應(yīng)力，當(dāng)經(jīng)受高溫后，冷卻至室溫可能會引起材料變形。由于材料熱膨脹系數(shù)的差異，殘余應(yīng)力可能導(dǎo)致如圖1所示的意外變形，由此產(chǎn)生的翹曲可能損壞焊點連接，從而降低產(chǎn)品性能。

由于電子集成電路（EIC）和印刷電路板（PCB）產(chǎn)生的熱量，緊湊型CPO內(nèi)部的溫度變化會影響硅光子元件的性能。本文旨在：1）通過熱仿真了解CPO內(nèi)部的溫度分布；2）找到電路板上WDM元件的理想位置，以減輕電子元件發(fā)熱帶來的不利影響。首先，使用Icepak對整個封裝進(jìn)行熱仿真。然后可以生成光子（硅）層的溫度分布圖，并將其導(dǎo)出以用于光子電路仿真。

利用該仿真APP，作者花費了約10余分鐘時間，就完成了3種不同阻尼比和PSD譜加載倍數(shù)（安全系數(shù)）下結(jié)構(gòu)的位移RMS最大值和等效應(yīng)力RMS最大值結(jié)果對比，效率非常高。圖20 參數(shù)化仿真APP快速性能分析和對比三、電路板隨機(jī)振動仿真APP應(yīng)用印制電路板在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，幾乎涉及到所有電子設(shè)備和系統(tǒng)。

車規(guī)級LED驅(qū)動電路印刷電路板（以下簡稱氛圍燈 PCB）的電路原理見圖2。

該示例問題演示了如何使用獨立于網(wǎng)格的增強(qiáng)單元來執(zhí)行印刷電路板（PCB）的熱結(jié)構(gòu)分析。 重點介紹了以下特性和功能： • 使用離散和涂抹的加固單元進(jìn)行建模。 • 熱分析后進(jìn)行下游結(jié)構(gòu)分析。 介紹 印刷電路板（PCB）在電子設(shè)備和其他相關(guān)應(yīng)用中無處不在。一般來說，PCB是由多層層壓材料和多層樹脂粘合而成的。

簡介下圖所示的電路板包括三個在正常運(yùn)行時會產(chǎn)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(xù)時間。穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析用于研究由這些芯片產(chǎn)生的熱量引起的溫度變化。

文中對相變散熱的核心部件均熱板進(jìn)行研究，均熱板的微槽道結(jié)構(gòu)對其散熱效果具有很大的影響，通過對矩形、V形、 圓弧形微槽道均熱板的數(shù)值模擬仿真分析，研究其內(nèi)部流體域溫度、壓力、速度的變化情況，發(fā)現(xiàn)V形槽均熱板具有最好的 散熱效果，矩形槽次之，圓弧U形最差；圓弧U形槽均熱板的均溫性最好，矩形和V形槽較差；三種微槽道結(jié)構(gòu)內(nèi)部流體域流 動速度較緩慢。

單元類型的選擇結(jié)合本章節(jié)仿真條件，并為后續(xù)的熱應(yīng)力仿真作鋪墊，穩(wěn)態(tài)溫度場模擬選用C3D8R三維熱實體單元。該單元既能實現(xiàn)勻速熱傳遞，也可用于瞬態(tài)熱分析。單元類型選擇如下圖所示。圖2-1 單元類型的選擇2.

波紋板是一種具有波浪狀結(jié)構(gòu)的金屬板，在對流換熱中具有重要的應(yīng)用。波紋板的波浪狀形態(tài)可以增加其表面積，提高熱傳導(dǎo)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(guān)模塊，數(shù)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！

太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)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(wěn)態(tài)下到達(dá)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(yīng)。

除以上因素以外，影響 PCB 板變形的因素還有很多。 PCB板翹曲變形的預(yù)防 電路板翹曲對印制電路板的制作影響是非常大的，翹曲也是電路板制作過程中的重要問題之一，裝上元器件的板子焊接后發(fā)生彎曲，組件腳很難整齊。 板子也無法裝到機(jī)箱或機(jī)內(nèi)的插座上，所以，電路板翹曲會影響到整個后序工藝的正常運(yùn)作。

AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)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(shè)備和車輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。

不光是汽車行業(yè)，這幾年芯片計算能力需求的飛速發(fā)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(shè)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(jié)構(gòu)熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導(dǎo)入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導(dǎo)熱系數(shù)，這樣更好的得到一個貼合實際的結(jié)果。

圖3 上電路板散熱模型 圖4 下電路板散熱模型 圖5 下電路板散熱模型 4 熱仿真計算使用建模軟件按照1:1比例建立的產(chǎn)品三維模型，將產(chǎn)品模型處理后進(jìn)行仿真，產(chǎn)品三維模型見圖6。網(wǎng)格質(zhì)量越高，仿真的準(zhǔn)確度越高，為提高后續(xù)網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，提升仿真準(zhǔn)確度。不改變產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)的前提下，對產(chǎn)品特征進(jìn)行簡化處理。

上圖案例展示了另外一個驗證過程，不同尺寸和重量的焊球在雙層板擠壓下，由于表面張力的作用形成的最終變形形狀，結(jié)果表明精度非常高，誤差小于1%。下面是一個PCB翹曲變形與焊球表面張力平衡的案例。由于不同層級電路板之間的熱膨脹系數(shù)不一致，從而整體形成翹曲。通過關(guān)鍵字*LOAD_THERMAL_LOAD_CURVE對上面兩個板層施加溫度載荷，且溫度場隨著時間變化而變化。

</strong>本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜?，圍繞Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動駕駛、汽車、聲學(xué)、航空航天、材料等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，讓復(fù)雜的專業(yè)知識觸手可及。</p><p><br></p><p>印刷電路板（PCB）是一種用于固定和連接電路組件的機(jī)械基板。