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PCB 散热研究

PCB 散热研究. 答辩人：陈 粤. 指导老师：吕树申教授. 目录. 一 研究意义与背景知识： 热设计的重要性 PCB 简介 热设计方法 NX MasterFEM 热分析 二 空间 PCB 模型介绍 三 结果分析 四 结论 五 致谢. Total: 21. 一 研究意义与背景知识. 1 、热设计的重要性. 70-80℃ 每升高 1℃ 可靠性 下降 5%. 高功率 微型化 组件高密度 集中化. 热控方案. Total: 21. 一 研究意义与背景知识. 2 、 PCB 简介. PCB ， Printed circuit board.

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Presentation Transcript

  1. PCB散热研究 答辩人：陈 粤 指导老师：吕树申教授

  2. 目录 一 研究意义与背景知识： • 热设计的重要性 • PCB简介 • 热设计方法 • NX MasterFEM热分析 二 空间PCB模型介绍 三 结果分析 四 结论 五 致谢 Total: 21

  3. 一 研究意义与背景知识 1、热设计的重要性 70-80℃ 每升高1℃ 可靠性 下降5% 高功率 微型化 组件高密度 集中化 热控方案 Total: 21

  4. 一 研究意义与背景知识 2、PCB简介 • PCB，Printed circuit board ——印刷电路板 • 为电子元器件提供电气连接 Total: 21

  5. 一 研究意义与背景知识 基板热传导简化模型 对 流 辐 射 导体图形 高热传导绝缘树脂层 （粘接剂） 热量 汇集到“铜基板”导走 铜基板 对 流 辐 射 Total: 21

  6. 一 研究意义与背景知识 3、热设计方法 采取措施 系统级热设计 封装级热设计 组件级热设计 PCB热设计 排出有害的热量 Total: 21

  7. 一 研究意义与背景知识 热仿真 缩短产品开发周期 提高竞争力 ICEPAK SINDA/FLUINT ANSYS FLOWTHERM NX Master FEM Thermal 成熟、高效、准确 Total: 21

  8. 一 研究意义与背景知识 4、NX MasterFEM 热分析 NX MasterFEM Thermal 原称为“I-deas Thermal” TMG NX MasterFEM Thermal ESC Total: 21

  9. 二 空间PCB模型介绍 研究目的 • 研究辐射在PCB散热中的角色 • 研究热传导对散热的作用 • 探讨辐射发射率对PCB散热的影响 Total: 21

  10. 空间PCB热模型 正面单路元件 DCDC 箱体为0℃（五个面） 反面单路元件 待模拟热板 另一块热板20 ℃ • 导热系数 铜：380W/mK；电子元件：38W/mK • 元件与铜板 接触热阻 0.7K/W（每个接触面） • 电路总发热量：8.3W Total: 21

  11. TMG传热模型 FEM(有限元) 模型 Total: 21

  12. 三 结果分析 Total: 21

  13. 1、元件分布对温度分布的影响 （未考虑辐射） 40.3℃ 工作元件 集中分布工作 24.5℃ 工作元件 分散分布工作 Total: 21

  14. 结论-1 高发热电路尽量分散; 发热量大的电子元件尽量靠近冷端。 Total: 21

  15. 2、辐射与传导对PCB散热的影响 不考虑辐射与考虑辐射最高温度与铜板厚度的关系图 6层铜板（0.099mm） Total: 21

  16. 结论-2 • 增厚铜板，增加热传导性，有助于散热； • 基板传导优化至一定程度后，若进一步优化，作用不明显; • 板层数少，温度高，辐射占主要； 板层数大，传导好，温度低，传导为主。 • 辐射随传导加强（温度降低）散热作用递减，传导加强至一定程度甚至成为PCB热源 Total: 21

  17. 3、辐射发射率对散热的影响 结论-3 不同基板厚度下发射率与最高温度关系 • 随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用递减； • PCB 若要维持在较低温度，需加强传导来实现。 Total: 21

  18. 四 结论 • 发热电路分散分布时，可防止局部温度过高； • 辐射在高温时能起到明显的散热作用，低温效果不明显； • 增加热传导性，可让PCB维持在较低温度； • 随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用递减 。 Total: 21

  19. 四 结论 创新点： • 应用 I-DEAS 解决了一个太空电子散热问题； • 通过模拟研究，提出了一些关于 PCB 散热有价值的建议。 Total: 21

  20. 五 致谢 感谢创新基金的支持！ 感谢吕树申老师的悉心指导！ 感谢亲人朋友的关心！ Total: 21

  21. 谢 谢！

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