В электронной промышленности микросхемы обычно присоединяются к подложкам при помощи тонкого слоя эпоксидной смолы. В других отраслях промышленности приняты аналогичные способы крепления. При моделировании эпоксидного слоя, как отдельного компонента, приходится иметь дело с исключительно малыми объектами, что может привести к нарушению сетки или созданию многочисленных лишних элементов.
Чтобы учесть тепловое сопротивление эпоксидного слоя, не обязательно моделировать его. Сопротивление термического контакта применяется как условие взаимного контактирования поверхностей.
В системе СИ ожидаемое значение равно значению общего сопротивления (К/Вт) или значению распределенного сопротивления на единицу площади ((К * м²)/Вт). Ниже представлена основная формула для определения значения перепада температур в тонком слое материала между двумя деталями:
ΔT = q * [t / (k * A)], где:
- ΔT = перепад температуры в зоне контакта (К)
- q = тепловая мощность, проходящая через контакт (Вт)
- t = толщина слоя (м)
- k = теплопроводность материала слоя (Вт / (м * К))
- A = площадь поверхности контакта (м²)
Значение общего теплового сопротивления вычисляется по формуле t / ( k* A), а значение распределенного сопротивления определяется с помощью формулы t / k.
Моделирование сопротивления термического контакта
Сопротивление термического контакта можно смоделировать двумя способами.
- Пренебречь тонким эпоксидным слоем при создании геометрии. Иными словами, грани компонентов, в действительности разделенные тонким слоем, на модели будут соприкасаться.
- Учитывать тонкий эпоксидный слой при создании геометрии. В этом случае между гранями термического контакта будет зазор. При использовании такого подхода нужно учитывать два момента.
- Наиболее точные результаты достигаются, когда размер между двумя контактирующими гранями не превышает размер соседнего элемента. В следующем примере это условие выполняется.
- Деление поверхностей с целью верного составления пар термического контакта не обязательно, но способствует увеличению точности.
Чтобы задать разные значения термического сопротивления между крупной поверхностью и несколькими малыми поверхностями, необходимо сначала разделить крупную поверхность на несколько мелких и только потом приступать к назначению сопротивлений термического контакта для разных пар.
Случаи, когда при определении значения сопротивления термического контакта грани не совпадают
При определении значения сопротивления термического контакта между соприкасающимися гранями рекомендуется использовать линии разъема, чтобы грани между деталями пересекались. Существуют три случая, когда грани соприкасаются, но не пересекаются. Ниже представлены случаи распределенного сопротивления (Rd) как сопротивления, соответствующего слою материала на грани 1:
| Случай 1 |
Случай 2 |
Случай 3 |
|
|
|
| Синяя грань набора 2 перекрывает красную грань набора 1. |
Красная грань набора 1 перекрывает синюю грань набора 2 |
Красная грань набора 1 частично пересекает синюю грань набора 2 |
|
Формула для определения общего теплового сопротивления: Rt = Rd / A1, где A1 — площадь грани набора 1.
|
Формула для определения общего теплового сопротивления: Rt = Rd / A1. Следовательно, при определении значения общего сопротивления учитывается вся площадь набора 1, даже если грань набора 2 меньше грани набора 1.
Однако общая площадь проецирования (в данном случае площадь грани набора 2) должна участвовать в процессе теплообмена между двумя гранями.
|
Данная ситуация не рекомендуется. Используйте линии разъема для создания общей площади проецирования контакта между гранями наборов 1 и 2. |