淺析pcb線路板的熱可靠性問(wèn)題

一般情況下，pcb線路板板上的銅箔分布是非常復(fù)雜的，難以準(zhǔn)確建模。因此，建模時(shí)需要簡(jiǎn)化布線的形狀，盡量做出與實(shí)際線路板接近的ANSYS模型線路板板上的電子元件也可以應(yīng)用簡(jiǎn)化建模來(lái)模擬，如MOS管、集成電路塊等。

1、熱分析

貼片加工中熱分析可協(xié)助設(shè)計(jì)人員確定pcb線路板上部件的電氣性能，幫助設(shè)計(jì)人員確定元件或線路板是否會(huì)因?yàn)楦邷囟鵁龎?。?jiǎn)單的熱分析只是計(jì)算線路板的平均溫度，復(fù)雜的則要對(duì)含多個(gè)線路板的電子設(shè)備建立瞬態(tài)模型。熱分析的準(zhǔn)確程度最終取決于線路板設(shè)計(jì)人員所提供的元件功耗的準(zhǔn)確性。

在許多應(yīng)用中重量和物理尺寸非常重要，如果元件的實(shí)際功耗很小，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的安全系數(shù)過(guò)高，從而使線路板的設(shè)計(jì)采用與實(shí)際不符或過(guò)于保守的元件功耗值作為根據(jù)進(jìn)行熱分析。與之相反(同時(shí)也更為嚴(yán)重)的是熱安全系數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)低，也即元件實(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)線路板進(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**時(shí)間，在設(shè)計(jì)中加入風(fēng)扇還會(huì)給可靠性帶來(lái)不穩(wěn)定因素，因此線路板板主要采用主動(dòng)式而不是被動(dòng)式冷卻方式(如自然對(duì)流、傳導(dǎo)及輻射散熱)。

2、線路板簡(jiǎn)化建模

建模前分析線路板中主要的發(fā)熱器件有哪些，如MOS管和集成電路塊等，這些元件在工作時(shí)將大部分損耗功率轉(zhuǎn)化為熱量。因此，建模時(shí)主要需要考慮這些器件。

此外，還要考慮線路板基板上，作為導(dǎo)線涂敷的銅箔。它們?cè)谠O(shè)計(jì)中不但起到導(dǎo)電的作用，還起到傳導(dǎo)熱量的作用，其熱導(dǎo)率和傳熱面積都比較大線路板板是電子電路不可缺少的組成部分，它的結(jié)構(gòu)由環(huán)氧樹(shù)脂基板和作為導(dǎo)線涂敷的銅箔組成。環(huán)氧樹(shù)脂基板的厚度為4mm，銅箔的厚度為0.1mm。銅的導(dǎo)熱率為400W/(m℃)，而環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱率僅為0.276W/(m℃)。盡管所加的銅箔很薄很細(xì)，卻對(duì)熱量有強(qiáng)烈的引導(dǎo)作用，因而在建模中是不能忽略的。