Flomerics公司在设计会议表示:“电子工程师应投入更多的精力进行前期热设计”
日期:2006-06-25
PCB板上的气流和温度仿真
Flomerics公司的应用工程师Alexandra Francois-Saint-Cyr在2006年DesignCon会议作了报告,鼓励电子工程师投入更多的精力在设计前期进行热设计。报告指出,因为电子设备的发热功耗正稳步增加,热设计应该被视为大多数产品设计过程中不可分割的一部分的。此外,Francois-Saint-Cyr指出,以往的方法是先确定PCB上的器件布局,然后再考虑器件的冷却问题,这极大地影响了器件结温和失效率。报告显示电子工程师可以用仿真的方法在PCB板的设计过程中发现潜在的散热问题。一旦发现,可以在此过程的初期解决这些问题,进行改进的代价也很低廉。
Francois-Saint-Cyr指出在热设计过程当中,如果缺乏电子工程师的参与,散热的解决方案就只能在设计后期才能解决,这时PCB板上的器件布局和走线都早已确定。这种设计流程的问题是:PCB板上的潜在散热问题往往要在后期投入巨大的花费才能得到解决。因为在后期解决散热问题经常会导致结构上的重要调整,如机柜的重新设计和PCB板放置位置的改变。对于一些成本比较敏感的产品, 在已经花费了大量的时间和金钱之后,突出的散热问题甚至会推翻整个设计方案。
Francois-Saint-Cyr展示了机械学科的专业背景如传热和流体知识如何在热设计过程中发挥关键作用。她阐述了热传导系数和热阻的概念并演示了它们如何用来计算典型的PCB的温度场。她系统讲述了对流、辐射、层流和湍流等理论,并演示这些理论对电子设备热设计的影响。她展示了散热器和接触材料如何运用了消除板上的局部热点。报告通过两种方案的对比,显示了PCB板上器件布局对结温和失效率的影响,其中一种方案的失效率是另外一种的8倍以上。
Francois-Saint-Cyr指出:如果在产品设计的早期使用板极热仿真软件,可以减少产品上市时间,降低产品的失效率。在早期进行热分析有助于PCB板上的潜在散热问题并提出灵活的解决方案,以免工程师在接下来的几百个小时进行了无效的工程设计。在这个阶段发现问题可以通过很容易的改变布局来解决散热问题,这在设计初期几乎不需要成本。对电子工程师来说,板极热仿真软件很容易使用,因为它与电子工程师已经在使用的EDA工具很相似,如功能方块图和物理布局的绘制。
FLOMERICS
FLOMERICS公司创立于1988年,是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件的公司,自1989年推出FLOTHERM电子热分析软件以来就一直居于市场领导地位并引领该行业的技术发展。目前FLOMERICS公司还是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年,FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司,推出了全球首个系统结构级电磁兼容仿真软件FLO/EMC,目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已实现完全无缝和同一界面的协同设计,可共享几何模型,令结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。
作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者,FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍,FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件,也是目前唯一拥有参数化和目标驱动优化设计功能、全球标准IC封装热分析模型库(Flopack)及CAD模型自动热等效简化功能的软件,其中Flopack芯片封装热分析模型已被美国JEDEC组织考虑作为全球唯一的IC标准热模型。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。
Flo/EMC是目前全球唯一专业面向系统级电磁兼容分析的仿真软件。FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM),只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应曲线。它非常适合进行系统和子系统级的屏蔽效能分析、辐射性能分析以及散射参数分析。可以直接获得时域响应曲线、屏蔽效能曲线、三维的空间电磁场分布图及随相位和空间位置变化的动态效果图、表面电流分布图以及辐射方向图等分析结果。
Microstripes是功能强大的三维电磁计算仿真软件。Microstripes三维电磁场分析软件采用高级时域传输线矩阵(TLM)求解Maxell方程组。在时域通过冲击脉冲激励,可以一次性求解出系统整个宽频的响应。Microstripes友好的图形操作界面,独特OCTREE网格划分技术等特点使其成为分析复杂、电大尺寸天线及微波器件模型电磁场特性的理想工具。
依据独立的第三方调查显示,目前全球80%以上的电子产品散热及EMC设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM & Flo/EMC软件进行电子散热与电磁兼容性设计与分析…,客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备和网络设备制造商、所有主要的半导体制造商以及航空航天及军事领域内最主要的供应商。
FLOMERICS公司在全球40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持,其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构,覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。