PCB Layout joule heating 1-SIWAVE+Icepak的綜合應用

ANSYS財大氣粗眾所周知,向來就是撒錢到處買。
2008年,ANSYS收購了軟體商ansoft,宣示跨足電磁模擬領域。SIWAVE就是該公司做PCB電磁模擬用的主要軟體。

自此,ANSYS就一路加強自家產品線的整合性,而Icepak就是這次相親計畫的對象。

在電磁模擬中常見的問題有:
 – 訊號完整性(SI)
 – 電源整合性(PI)


後兩篇在這裡:
PCB Layout joule heating 2-Grid density / Local details/ mesh size
PCB Layout joule heating 3-Thermal conductivity/ Landscape

當然這是他們行內的東西,對我們外人簡單來說就是一句

Layout走得好不好

Layout走不好,輕則元件溝通不良重則燒板
而一提到燒,Icepak又被找來談話了。

但是至此,這次的重點也明確了,Icepak的腳色在於量化 Joule heating以及協助評估Layout是否能承載負荷電流。
原本在SIWAVE中當然也可以看到相關結果,但是電流密度? 那是什麼東西? EE工程師自己看了都沒感覺。搭配上邊界條件,有風吹風,沒風烤肉,熱不熱,元件撐不撐得住,溫度一出來一切清清楚楚。

除了元件耐溫,銅材本身也會因為溫度升高而提高電阻,讓25C下的計算結果變得更熱。再來是樹酯的Df, Dk值也會因為溫度而變動,使得訊號衰減更為嚴重。因此電磁模擬隨著產品高頻化以及大電流化,對於溫度的考量變得更趨嚴重,除了以往的元件散熱以外,佈線也成為了需要考量的一環。

最後有圖有真相,這是一個案例分享

電路板的發熱情形
Icepak 與 SIWAVE的搭配分析

Icepak 的溫度分布圖可以讓EE工程師看到附近的高速訊號線是不是有危險,以及回去看佈線是哪邊需要修正。

對於我們熱流工程師則是可以知道哪邊的板溫其實是會被墊高的,拿這個結果接著做系統分析也是很方便。


2021/07/08 新增Icepak PCB module 教學影片

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