本篇探討研究:
1. Grid Density
2. Mesh size
3. Local details
對於PCB 局部熱點高溫所造成的影響

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PCB Layout joule heating 1-SIWAVE+Icepak的綜合應用
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PCB Layout joule heating 3-Thermal conductivity/ Landscape

1. Grid Density
   首先說明 grid density 在PCB joule heating 模擬上的意義。
   Grid density是拿來算材料加權平均的參數，雖然意象上有點像網格，但是其實沒什麼關係。
   ANSYS user guide 其實有建議，最小的 grid density應該和via size一致。也就是說視板子而定。
   由於使用單純的平均銅含量其實並不是很能切合一張主板的狀況，因為有的地方高有的地方低，因此不管是Flotherm或是Icepak其實都有提供載入板子，然後計算各區加權平均的方式。所謂的grid density就是你打算把板子切成幾格。
   那麼該切多細或是多粗就有點學問在了。
   
   如果是做系統級模擬，不考慮線路發熱，只是想要比較好的表達PCB傳導，那麼其實切個1mmx1mm 或是 2mmx2mm 差別都不大。
   但是如果關注的是joule heating本身，那就有點分別了。
   如果熱點是發生在plane上，那麼切法同上，只要你格子比plane小也就差不多了。
   如果是發生在trace上，那麼需要注意格點應該比trace gap來的細，不然熱量會被不當熱擴散出去。
   
   什麼意思呢? 因為一把線或是一塊線路通常極密，而銅和FR4的熱傳導率差異極大，所以如果圖像化的話應該是像這樣離散化的東西描述比較好。線和線中間幾乎是0，線上是400。

但是如果你切太寬會把一個離散的東西平滑化，最極端的狀況就是變成紅線的狀況，整塊摻在一起便撒尿牛丸大家都200，這就是材料係數不對造成的錯誤熱傳導，本來應該會熱的trace heating被導出去了。而至少我們希望他能夠是藍線的狀況，一個接近離散的平滑化，靠近FR4的地方還是要發揮把熱隔開的功能。而該區的狀況接近紅線還是接近藍線就取決於你有沒有讓兩區都至少有一個獨立不跨區的格點。

2. Mesh size
同一件事到了切mesh 取材料值的時後又再發生了一次。

下圖一個是Mesh切1mmx1mm, 一個是0.5mmx 0.5mm。可以看得出來雖然形狀還在，但是有明顯融合的狀況，同時兩者最高溫相差到了10C以上。

3. Local details
這邊指的是，上面的小零件對該區散熱的影響。
一般我們做系統級抓大不抓小，0402, 0201這種小東西一般是不看的，但是在這裡卻是一個有點重要的東西。
原因是他們在熱區可以發揮一點增加表面積幫助散熱的功能。其中高溫差也是可以有個3~4C。
不確定影響大小的話，可以先做一個沒有小零件版本的，再從熱點拉個等溫線出來，比較一下應該考量到多大範圍。
我自己做的話是+18C以外的我就不畫了，因為差別小於0.1C。

官方說法如以上，但是實際應用上，不論是GD切細或是mesh切細在一張主板上增加的計算負荷都是挺大的，所以取捨就看個人，我自己的一個方針就是，只要我可以把trace heating和plane heating分開也就夠用了。甚至如果沒有trace heating的疑慮的話直接大鍋炒也不是不行。