第十讲 - 电子散热基础共27页文档
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– 2R – 详细模型
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.
FloEFD 培训
PCB 生成器
(EL 模块)
• 通过手动输入K值，可以将平板定 义为PCB板子。
• 通过 PCB 生成器可以有更多应用
– 可以获得双轴热导率值，自动由PCB 结构和定义的导体和绝缘材料确定 PCB板垂直和平面方向的热导率。
– PCB板也可以根据全局坐标系进行任 意方向的布置。
– 去除螺钉，管脚，引脚，封口等 – 封闭的孔洞 – 替代风扇的叶片模型和拉伸的打孔板 – 创建物理元件和板级模型
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垂直平面方向热导率 (W/mK)
.
FloEFD 培训
PCB板建模
• 不是仅仅使用环氧材料 (k=0.2 W/m K) • Level 0: k=10 W/m K • Level 1: 正交各向异性热导率
EFD: EL-模块功能列表
升级
焦耳加热 双热阻简化模型 打孔板 热管简化模型 PCB 生成器 EDB: 元件双热阻模型库 EDB: 打孔板库 EDB:风扇厂商库 EDB:元件材料库 EDB: TEC 厂商库 EDB:电子固体材料库 EDB: 导热界面材料
EDB = Engineering Database
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板 进行建模。
190
.
FloEFD 培训
热过孔
• 热过孔通过一个实体建立，这一实体在垂直PCB板方 向上具有等效导热系数。
dvia dCu dpitch
n Cud4v2ia(ddp2viitach42dCu)2
• 需要了解详细的图层情况
192
.
FloEFD 培训
• 不具有并行功能
• 通过 save as 和 replace 重命名零件
• EFD 具有更好的 2D 热源
• 功率的改变对温度的影响很慢
• 2-resistor 模型要 2 个正确面积的块
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.
FloEFD 培训
散热模型要求
• 原则上，任何 CAD 文件都可用于电子散热的计算，然而 – 机械工程图包含了太多的细节 – 通常不是一个散热模型! – 进行简化并且需要改进/替代
197
.
FloEFD 培训
EFD: 电子特性使用
• 升级 Flow Analysis 菜单
• 新的工具栏
• 升级 Engineering Database
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.
FloEFD 培训
打孔板
(EL 模块)
• 这一简化模型可以用于描述具有大量 小孔的薄板。不需要进行网格划分， 只需直接描述孔的特征。
• 可以在其上定义边界条件，例如环境 压力条件或已定义的风扇。
k n
D N di
k i 1 i
N
ki di
k p i1 D
• Level 2: 具有更多细节的独立层
• Level 4: 所有回路(走路)。不建议
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.
FloEFD 培训
IDF 输入
• IDF 是一种标准的 ASCII 格式，用于板子轮廓和元件 – *brd,*bdf / *emn,*emp / *.bdf,*.ldf / 其它 – There are dialects spoken – Specification available on demand
.
FloEFD 培训
EFD
vs. FLOTHERM
• 各种 (曲面) 几何模型 • 3-5 倍的计算时间和内存需求 • 自动划分网格
• 矩形模型 • 非常快的计算能力
• 直接 CAD 模型输入
•-
• 具有结构接口并且类似 CAD •• 适用很多流体动力学方面的物理
问题 • 具有焦耳加热的 3D 电仿真
• 物体没有 keypointed
• 即便几何模型没有发生改变，但在从新定义材料等操作之后，需要从新 进行网格划分。
• 复制几何模型的同时，不会复制物体特性
• 重叠实体之间以材料为序，而不是通过实体间的优先级
• 在求解的同时，无法进行前处理
• 对于非常复杂的几何模型，首次进行项目向导所需时间可能比较长
• 手动和即时的网格划分 • 半自动或手动转换输入 CAD 模
型
• 定义物体和参数化元件 • 不需要 CAD 软件经验 • Command Center 优化功能具有
很强的应用性
• 只适用于电子散热领域 • 手动输入直走线上的电流
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.
FloEFD 培训
对于 FLOTHERM 用户而言仅有的 EFD 和 FLOTHERM 之间的操作差异
• 通过设置 Free Area Ratio 、孔的形 状（圆形、矩形、多边形）和尺寸可 以定义打孔板。
• 自动计算压降损失系数 （Pressure drop coefficient）。
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.
FloEFD 培训
电方面效应 “焦耳加热”
(EL 电子模块)
• 导电体中稳态直流电。 • 焦耳加热的影响 R*I²会自动进行计
• FLOTHERM 读取 – 仅仅边框很快 – 尺寸和名称可能过滤
• b 读取 – 所有细节很慢。 – 没有过滤
• IDF 元件仅仅是 “图片”
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.
FloEFD 培训
IDF 修复
• 删除不需要的小元件
– 将它们的热功耗施加至整个板子上
• 删除管脚和不需要的细节(孔洞) • 通过元件模型取代芯片
封装建模
• 通常 CAD 元件库中不具有元件热模型
• 晶体管建模
– Level 0: – 仅仅使用一个铜块作为热源 – 删除辅助的装置（管脚，封装)
– Level 1: – 在塑料块内部增加一个硅芯片和铜 – 元件相嵌 (参见第三天内容)
– Level 2: – 利用管脚、芯片、粘合剂等建立热模型
193
.
FloEFD 培训
• 其它 (逻辑) 封装 – Level 0: 具有均匀热导率的块 – k=5 to 20 W/m K – 表征外壳温度
• Level 1: 2-Resistor 简化模型 – 如果你认可 datasheets 中的数据 – 注意：只有在热量主要是向 PCB 板或芯片封装上 部传递时，2R 模型的概念才是正确的。在差不多 一半的情况下是不够精确的。
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FloEFD 培训
2R- 简化模型
(EL 模块)
• 这是最为简单的网络简化模 型，由结点至外壳 (Rjc) 和结 点至板子 (Rjb) 热阻构成。
• 在 EFD中，以上两个参数被 应用至由两个描述结和壳的 两个实体块之上。
• 内置了标准的 JEDEC 封装双 热阻模型。
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PCB 生成器
(EL 模块)
• 通过手动输入K值，可以将平板定 义为PCB板子。
• 通过 PCB 生成器可以有更多应用
– 可以获得双轴热导率值，自动由PCB 结构和定义的导体和绝缘材料确定 PCB板垂直和平面方向的热导率。
– PCB板也可以根据全局坐标系进行任 意方向的布置。
– 去除螺钉，管脚，引脚，封口等 – 封闭的孔洞 – 替代风扇的叶片模型和拉伸的打孔板 – 创建物理元件和板级模型
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垂直平面方向热导率 (W/mK)
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FloEFD 培训
PCB板建模
• 不是仅仅使用环氧材料 (k=0.2 W/m K) • Level 0: k=10 W/m K • Level 1: 正交各向异性热导率
EFD: EL-模块功能列表
升级
焦耳加热 双热阻简化模型 打孔板 热管简化模型 PCB 生成器 EDB: 元件双热阻模型库 EDB: 打孔板库 EDB:风扇厂商库 EDB:元件材料库 EDB: TEC 厂商库 EDB:电子固体材料库 EDB: 导热界面材料
EDB = Engineering Database
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板 进行建模。
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FloEFD 培训
热过孔
• 热过孔通过一个实体建立，这一实体在垂直PCB板方 向上具有等效导热系数。
dvia dCu dpitch
n Cud4v2ia(ddp2viitach42dCu)2
• 需要了解详细的图层情况
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FloEFD 培训
• 不具有并行功能
• 通过 save as 和 replace 重命名零件
• EFD 具有更好的 2D 热源
• 功率的改变对温度的影响很慢
• 2-resistor 模型要 2 个正确面积的块
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FloEFD 培训
散热模型要求
• 原则上，任何 CAD 文件都可用于电子散热的计算，然而 – 机械工程图包含了太多的细节 – 通常不是一个散热模型! – 进行简化并且需要改进/替代
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FloEFD 培训
EFD: 电子特性使用
• 升级 Flow Analysis 菜单
• 新的工具栏
• 升级 Engineering Database
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打孔板
(EL 模块)
• 这一简化模型可以用于描述具有大量 小孔的薄板。不需要进行网格划分， 只需直接描述孔的特征。
• 可以在其上定义边界条件，例如环境 压力条件或已定义的风扇。
k n
D N di
k i 1 i
N
ki di
k p i1 D
• Level 2: 具有更多细节的独立层
• Level 4: 所有回路(走路)。不建议
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IDF 输入
• IDF 是一种标准的 ASCII 格式，用于板子轮廓和元件 – *brd,*bdf / *emn,*emp / *.bdf,*.ldf / 其它 – There are dialects spoken – Specification available on demand
.
FloEFD 培训
EFD
vs. FLOTHERM
• 各种 (曲面) 几何模型 • 3-5 倍的计算时间和内存需求 • 自动划分网格
• 矩形模型 • 非常快的计算能力
• 直接 CAD 模型输入
•-
• 具有结构接口并且类似 CAD •• 适用很多流体动力学方面的物理
问题 • 具有焦耳加热的 3D 电仿真
• 物体没有 keypointed
• 即便几何模型没有发生改变，但在从新定义材料等操作之后，需要从新 进行网格划分。
• 复制几何模型的同时，不会复制物体特性
• 重叠实体之间以材料为序，而不是通过实体间的优先级
• 在求解的同时，无法进行前处理
• 对于非常复杂的几何模型，首次进行项目向导所需时间可能比较长
• 手动和即时的网格划分 • 半自动或手动转换输入 CAD 模
型
• 定义物体和参数化元件 • 不需要 CAD 软件经验 • Command Center 优化功能具有
很强的应用性
• 只适用于电子散热领域 • 手动输入直走线上的电流
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FloEFD 培训
对于 FLOTHERM 用户而言仅有的 EFD 和 FLOTHERM 之间的操作差异
• 通过设置 Free Area Ratio 、孔的形 状（圆形、矩形、多边形）和尺寸可 以定义打孔板。
• 自动计算压降损失系数 （Pressure drop coefficient）。
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FloEFD 培训
电方面效应 “焦耳加热”
(EL 电子模块)
• 导电体中稳态直流电。 • 焦耳加热的影响 R*I²会自动进行计
• FLOTHERM 读取 – 仅仅边框很快 – 尺寸和名称可能过滤
• b 读取 – 所有细节很慢。 – 没有过滤
• IDF 元件仅仅是 “图片”
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FloEFD 培训
IDF 修复
• 删除不需要的小元件
– 将它们的热功耗施加至整个板子上
• 删除管脚和不需要的细节(孔洞) • 通过元件模型取代芯片
封装建模
• 通常 CAD 元件库中不具有元件热模型
• 晶体管建模
– Level 0: – 仅仅使用一个铜块作为热源 – 删除辅助的装置（管脚，封装)
– Level 1: – 在塑料块内部增加一个硅芯片和铜 – 元件相嵌 (参见第三天内容)
– Level 2: – 利用管脚、芯片、粘合剂等建立热模型
193
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FloEFD 培训
• 其它 (逻辑) 封装 – Level 0: 具有均匀热导率的块 – k=5 to 20 W/m K – 表征外壳温度
• Level 1: 2-Resistor 简化模型 – 如果你认可 datasheets 中的数据 – 注意：只有在热量主要是向 PCB 板或芯片封装上 部传递时，2R 模型的概念才是正确的。在差不多 一半的情况下是不够精确的。
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FloEFD 培训
2R- 简化模型
(EL 模块)
• 这是最为简单的网络简化模 型，由结点至外壳 (Rjc) 和结 点至板子 (Rjb) 热阻构成。
• 在 EFD中，以上两个参数被 应用至由两个描述结和壳的 两个实体块之上。
• 内置了标准的 JEDEC 封装双 热阻模型。
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FloEFD 培训