后一講floefd電子散熱補充

FloEFD電子散熱補充資料FloEFDTraining2電子散熱基礎(chǔ)目錄EL-模塊

PCB生成器雙熱阻簡化模型焦耳熱熱管工程庫板和部件建模簡單，更詳細(xì)(重疊部件)IDF導(dǎo)入熱過孔3熱分析模型要求原則上,任意

CAD圖可以用來分析電子散熱，然而機械圖稿含有過多細(xì)節(jié)通常不能作為熱分析模型！簡化和改進/替換模型是必要的剔出不參與分析的部件如螺釘、引腳、密封等封閉孔替換風(fēng)機葉片模型和穿孔部件創(chuàng)建

物理部件和電路板模型4電路板建模不要僅使用Epoxy(k=0.2W/mK)Level0:k=10W/mKLevel1:各向異性傳導(dǎo)率Level2:各層詳細(xì)信息Level4:所有電路(traces)。不可能。In-PlaneConductivity(W/mK)NormalConductivity(W/mK)5IDF導(dǎo)入IDF是一種標(biāo)準(zhǔn)的

ASCII格式，描述電路基板外形和零件資料。*brd,*bdf/*emn,*emp/*.bdf,*.ldf/

其他根據(jù)要求可提供設(shè)計信息FloEFD可導(dǎo)入IDF格式所有部件作為單獨的一個體創(chuàng)建不可以篩選IDF格式模型只是包含高度的封裝規(guī)格

(模型精簡是必要的)6IDF修復(fù)刪除不必要的小部件將其總功率平鋪到電路板上刪除不必要的細(xì)節(jié)

(孔)最后簡化模型替換塊狀區(qū)域2R模型詳細(xì)模型7PCB生成器

(EL模塊)手動輸入k

可定義任意板PCB生成器通過PCB結(jié)構(gòu)和指定的導(dǎo)體與絕緣材料得到兩個方向的導(dǎo)熱系數(shù)、法向和層內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)PCB可以是任意方向如：斜置板8

模擬建議:PCB形狀必須是矩形的塊狀.對于斜置PCB與另一非斜置PCB,建議斜板直接插入非斜板或者連接塊，連接部分的網(wǎng)格要細(xì)化.例如,該區(qū)域應(yīng)該細(xì)分網(wǎng)格:最簡單的方法是采用局部網(wǎng)格設(shè)定連接的邊和設(shè)定增加固體網(wǎng)格等級.9熱過孔使用一帶有效傳導(dǎo)率垂直于PCB的固體模擬穿孔需要了解層的詳細(xì)信息dviadCudpitch10封裝模擬CAD庫內(nèi)的模型通常不能直接作為熱分析模型晶體管建模Level0:僅標(biāo)記銅為熱源刪除輔助部件(引腳,外殼等)Level1:在塑料塊中添加芯片和銅嵌套部件Level2:創(chuàng)建包含引腳、芯片和黏結(jié)件的熱模型11其他

(邏輯)封裝Level0:塊集總傳導(dǎo)率k=5to20W/mK指示殼溫Level1:雙熱阻簡化模型相信供應(yīng)商提供的datasheet注意:只有主要熱流流向電路板或者外殼，

2R模型概念才成立。半數(shù)情況下經(jīng)常有爭議。122R部件簡化模型(EL模型)雙熱阻部件簡化模型針對電子封裝模擬.需要預(yù)定義：結(jié)－殼熱阻(Rjc)和結(jié)－板熱阻(Rjb)。FloEFD中封裝幾何由兩個板型固體組成，分別代表結(jié)與殼,雙熱阻模型將熱阻數(shù)據(jù)分別應(yīng)用上去。基于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)做過測試。13FloEFD:電子模塊特性列表電子模塊特性焦耳熱雙熱阻部件簡化模型多孔板熱管簡化模型PCB生成器工程數(shù)據(jù)庫:2-R器件庫工程數(shù)據(jù)庫:多孔板庫工程數(shù)據(jù)庫:風(fēng)扇庫工程數(shù)據(jù)庫:部件材料庫工程數(shù)據(jù)庫:TEC庫工程數(shù)據(jù)庫:電子固體材料庫工程數(shù)據(jù)庫:界面材料庫

EDB=工程數(shù)據(jù)庫14FloEFD:電子模塊特性流動分析菜單升級新的工具條工程數(shù)據(jù)庫升級15多孔板

(EL模型)該簡化模型主要用來代表多孔的薄板。它可以作為開口壓力條件或風(fēng)扇條件下的增加附加條件。多孔板需要定義開孔率,開孔形狀(圓,矩形或者規(guī)則多邊)以及孔的尺寸。自動計算壓降系數(shù)16焦耳熱

(EL–模型)

軟件能夠計算導(dǎo)電固體的穩(wěn)態(tài)直流電。材料的電阻率可以是各向同性或者是各向異性或者隨溫度而變化。自動計算相應(yīng)具體的焦耳加熱效應(yīng)，包括傳熱計算。只有導(dǎo)電材料如金屬與復(fù)合金屬材料才能計算電勢和電流。絕緣體,半導(dǎo)體,流體以及無效區(qū)域無法計算電勢和電流17焦耳熱

(EL模型)建模建議建議良好解析不與全局坐標(biāo)系統(tǒng)對齊的薄單元如薄型彎曲導(dǎo)線.當(dāng)在厚度方向有5個單元時薄型彎曲導(dǎo)線的良好精度就能得到。如果它與全局坐標(biāo)系平面對齊(不彎折，與網(wǎng)格無角度)就沒有必要細(xì)化薄型單元.建議對更高電阻值的元件使用更高精度的網(wǎng)格接觸面也應(yīng)劃分好計算網(wǎng)格不要在一個面以上應(yīng)用電阻率。輸入值默認(rèn)為總電阻0V

1A0V1A

18焦耳熱-PCBs主要目標(biāo)確定走線最高溫度設(shè)計受到FR4的傳導(dǎo)極限(為110oC)或焊料完整性的限制確定所需走線寬度以避免產(chǎn)生熱問題確定最大容許電流確定所沿走線的電壓降0mV1A19焦耳熱–網(wǎng)格化問題0mV1A20焦耳熱–網(wǎng)格化問題0mV1AUseCADGeometry:ONUseCADGeometry:OFF21焦耳熱–網(wǎng)格化問題1A22焦耳熱–網(wǎng)格化問題使用CAD模型:OFF使用CAD模型:ON23焦耳熱–網(wǎng)格化問題

在與網(wǎng)格坐標(biāo)不對齊的走線截面上，至少要保證有5個網(wǎng)格，由于無法保證所有走線部分都滿足這一要求，因此需要進一步檢查。

24焦耳熱–網(wǎng)格化問題25熱管簡化模型

(EL模型)模型代表熱管，需要指定熱管整體有效熱阻，指定熱流進出口面。熱管性能取決于許多因素，如斜度、方向、長度等。用戶可以通過指定不同的有效熱阻模型仿真不同的條件。避免了模擬復(fù)雜的兩項流。26EngineeringDatabase-庫升級

(EL模型)特性新增了大量的固體材料、風(fēng)扇、TEC和雙熱阻部件庫。新增了界面材料庫。新增了代表IC封裝的單塊庫，提供有效密度，有效導(dǎo)熱系數(shù)。優(yōu)勢用戶可以直接獲取預(yù)定義的與電子部件相關(guān)的有效特性并可以擴展庫對電子散熱分析作用巨大27工程數(shù)據(jù)庫:風(fēng)扇庫

(EL模型)28工程數(shù)據(jù)庫:部件材料庫

(EL模型)支持JEDEC標(biāo)準(zhǔn)支持封裝類型：CBGA,ChipArray,LQFP,MQFP,PBGA,PLCC,QFN,SOP,SSOP,TQFP,TSOP,TSSOP29工程數(shù)據(jù)庫:TEC庫

(EL模型)Marlow和Melcor部件支持庫30工程數(shù)據(jù)庫:電子固體材料庫

(EL模型)典型電子系統(tǒng)設(shè)計所需材料包括的材料有：IAlloys,Ceramics,Glasses&Minerals,Laminates,Metals,Polymers和Semiconductors.

為典型的IC封裝提供特殊的單熱阻庫。31工程數(shù)據(jù)庫：界面材料庫

(EL模型)界面材料庫：Bergquist,Chomerics,DowCorningandThermagon.

這些數(shù)據(jù)通常很難獲取，這些數(shù)據(jù)都比較真實。32創(chuàng)建簡化模型33簡化模型為什么系統(tǒng)級分析需要簡化模型？更快的解決方案更少網(wǎng)格減少迭代–簡化耦合換熱問題操作簡便、調(diào)整方便使用簡化模型模擬的典型設(shè)備電源設(shè)備濾波器,EMI屏蔽設(shè)備電路板熱交換器34簡化模型簡化模型的流體部分固體模型代表全封閉區(qū)域模型多孔區(qū)域定義多孔介質(zhì)簡化模型的熱部分設(shè)定熱源為所有物體熱量35流向電路板長度L子板平板散熱器母板元件簡化模型計算風(fēng)道分析當(dāng)設(shè)備壓降信息缺乏時需要驗證流阻設(shè)定時需要案例:創(chuàng)建電路板簡化模型36計算風(fēng)道分析(僅流動)電路板側(cè)面圖電路板正面圖簡化模型說明: -母板不包含在風(fēng)道分析中 -電路板元件入口和出口細(xì)分網(wǎng)格入口(默認(rèn))出口(默認(rèn))L計算域1,2,3,4:對稱面LL母板元件+子板1234子板散熱器37說明:如果實際壓降vs速度測試數(shù)據(jù)已知（從包含近似模型的實際風(fēng)道模型到以下幻燈片中顯示的模型中），可以立刻設(shè)置多孔介質(zhì)。在模擬項目的前后計算域需分別擴展一個長度，值得注意的是這也許還不夠。所以應(yīng)該經(jīng)常檢查入口流動是否均勻（均勻的壓力場），同時在項目后面檢查流動結(jié)束時恢復(fù)的位置。如果出口處流動沒有完全恢復(fù)，則需擴展計算域保證均勻的出口流動。38計算風(fēng)道分析入口應(yīng)用典型速度

(200to800ft/min)使用‘CloneProject’功能迅速變更速度在批處理中計算3-4個速度測量不同速度下通過風(fēng)道的

DP在入口設(shè)定壓力目標(biāo)點定義EquationGoal，減去環(huán)境壓力獲取DP記錄

DP和對應(yīng)的V速度在一列，壓降在其右一列簡化模型39為多孔介質(zhì)創(chuàng)建固體模型應(yīng)與顯示的所有模型的邊界匹配記錄截面流動面積記錄流動方向長度簡化模型40移除詳細(xì)模型元件控制固體模型壓縮和/或刪除簡化模型41工程數(shù)據(jù)庫中定義多孔介質(zhì)‘Unidirectional’(單向性)，以及‘PressureDrop(壓降),Flowrate(流速),Dimensions(尺寸)’等選項輸入之前記錄的域和長度點擊TablesandCurves圖標(biāo)簡化模型42TablesandCurves圖標(biāo)(表格和曲線)從數(shù)據(jù)表粘貼(Ctrl-V)到圖表簡化模型43計算風(fēng)道分析重新運行包含多孔介質(zhì)的風(fēng)道分析模型(沒有其他模型!)保證詳細(xì)模型和簡化模型所計算的DP一致簡化模型