本篇為PCB Layout joule heating 系列的第三篇(理論上也是最後一篇)
主要討論介電質熱傳導係數以及地形對於模擬的影響 (什麼是地形晚點會解釋)
前兩篇在這裡:
PCB Layout joule heating 1-SIWAVE+Icepak的綜合應用
PCB Layout joule heating 2-Grid density / Local details/ mesh size
另外還有一個注意事項:
PCB Layout 焦耳效應熱分析的注意事項
- Thermal conductivity of PCB PP/core
PCB疊構是由一層銅箔和一層介電質交疊而成。當然,大部分的時候的熱都是走銅散掉,介電質在大部分狀況我們用預設的FR-4,也就行了。 那如果我們講究點呢?
根據廠商的資料,大致上還是在0.4~0.6在跑,對應到預設的FR-4 0.35(or 0.3) 差別介於有和沒有之間
如果我們根據他們對於下一代材料的預估,k有望達到1.2的狀況下來做一個case比較一下

中間的值,我們不那麼精準的內插一下,如果平均抓k=0.5,那麼差別大概就落在1C左右,這個差別大不大就見仁見智了,值得一提的是,這個預估值會隨溫升而提升,溫降而下降。也就是如果你loading越大,越有感
2. Landscape
我們做過了光板,和加上了local detail的比較。那麼現在這個Landscape又是什麼玩意兒?
沒聽過正常,因為這我自己創的。

因為整張PCB很像一塊平地,而周遭許多的像是DIMM或是CPU帶heatsink,或是SAS connector之類的東西就很像地形對那個小紅發熱點造成影響。

理論上,這一定是有影響的其實連想都不用想,然而多大? 這會影響現行EM軟體所宣稱可以和熱結合進行模擬的參考性。因為,大部分都是光板下去和熱結合的方法,然而熱和邊界有相當的關係。

v 代表輸入風速,3表示3m/s。
結論一目了然,果然是一個不能忽略的因素,影響超過了10C+。
通道效應會造成線路所在處的流動條件比想像好,同時更重要的一點是,他會削弱ambient velocity的影響。
這對模擬可以說是一大福音,我就算把進口風速調高快一倍(3->5),影響也差只有2C。
同時也代表,我MB以外的系統畫的粗或細其實影響不大,我懶的有憑有據。
這個概念其實源自於以前修過的一門叫作微氣候學,都市建築林立,導致其實在氣候之下還有局部的"微氣候",具體來說就是,你家住在巷子裡,有可能外面刮颱風你家還是沒風,或是大樓間的通道效應導致風更大。
然後同樣的天氣變化對於101頂樓的人和萬華剝皮寮的人的影響比重不同。
反之,如果他只是被蓋住或是被擋住,那散熱效果很可就只是單純的更差。
到這邊算是把想的到的因素都比較了一圈了。
最後更重要的一點是模擬人和designer對於 worst case的認知是不是一致。

其實我們心裡要有一個概念是,你的worst case和我的worst case可能不是一樣的東西。
如果我們把EE的conponent max rating都填上去作為一個worst case我們在測試design的極限我稱為design worst。
如果我們考量PSU能力,對於電流設下限制,這我稱為likely hood worst,代表有可能發生的。
最後我們考量system B.C. 這個是整系統的system worst。
大家討論的時候有沒有在同一個標準下關係到有沒有意義,同時這些標準的選擇完全是人擇的。
如果EE找你做design worst然後看起來很差,又說"阿實際上不會發生所以我們waive" 。那你心理要有數,他是拿likely hood worst 來鬼扯。反之也是可以的。
因此實務狀況下就不是工具本身的問題了,而是大家怎麼看待這個工具,沒有共識的話模擬用途就會大受限制。