W przemyśle elektronicznym mikroukłady są zwykle łączone z podłożem przy użyciu cienkiej warstwy epoksydowej. W innych branżach spotykane są podobne sytuacje. Modelowanie warstwy epoksydowej jako odrębnego komponentu wymaga użycia bardzo małego rozmiaru elementu, co może prowadzić do niepowodzenia tworzenia siatki lub niepotrzebnie dużej liczby elementów.
Aby rozważyć opór cieplny powodowany przez warstwę epoksydową, nie jest konieczne jej modelowanie. Kontaktowy opór cieplny jest wprowadzany jako warunek kontaktu powierzchni do powierzchni.
Oczekiwaną wartością jest oporność całkowita (K/W) lub oporność rozprowadzona na jednostkę powierzchni ((K * m²) / W) w układzie jednostek SI. Podstawowy wzór na spadek temperatury w cienkiej warstwie materiału pomiędzy dwiema częściami jest następujący:
ΔT = q * [t / (k * A) ], gdzie:
- ΔT = spadek temperatury w strefie kontaktu w K
- Q = moc cieplna przepływająca przez kontakt w W
- T = grubość warstwy w m
- K = współczynnik przewodzenia ciepła materiału warstwy w W / (m * K)
- A = pole powierzchni kontaktu w m²
Całkowity opór termiczny jest wyrażany wzorem t / ( k * A), a opór rozprowadzony jest wyrażany wzorem t / k.
Modelowanie kontaktowego oporu cieplnego
Istnieją dwa sposoby modelowania kontaktowego oporu cieplnego:
- Można zaniedbać cienką warstwę epoksydową podczas tworzenia geometrii. Innymi słowy ściany komponentów, które w rzeczywistości są rozdzielone cienką warstwą, w modelu będą się stykały.
-
Można uwzględnić cienką warstwę epoksydową podczas tworzenia geometrii. W tym przypadku pomiędzy ścianami kontaktu termicznego wystąpi przerwa. W przypadku zastosowania tego podejścia, należy rozważyć dwa zagadnienia:
-
Wyniki są najdokładniejsze, gdy odległość pomiędzy dwiema ścianami kontaktowymi jest mniejsza lub równa rozmiarowi elementu w sąsiedztwie. Poniższy przykład może dawać niedokładne wyniki.
- Podzielenie tych ścian w celu prawidłowego sparowania kontaktu termicznego nie jest konieczne, jednak poprawia dokładność.
Aby można było określić różne opory termiczne pomiędzy dużą ścianą a szeregiem mniejszych ścian, przed przypisaniem kontaktowego oporu cieplnego do różnych par trzeba podzielić dużą ścianę na szereg małych ścian.
Przypadki, w których Ściany kontaktowe oporu cieplnego nie są wspólne
Podczas definiowania kontaktowego oporu cieplnego pomiędzy stykającymi się ścianami, najlepiej jest użyć linii podziałowych, aby utworzyć zachodzące na siebie ściany pomiędzy częściami. Gdy ściany stykają się, ale nie zachodzą na siebie, możliwe są trzy przypadki. Rozprowadzony opór Rd jest rozumiany jako odpowiadający warstwie materiału na ścianie w Zestawie 1 w poniższych przypadkach:
| Przypadek 1 |
Przypadek 2 |
Przypadek 3 |
|
|
|
| Niebieska ściana z Zestawu 2 zakrywa czerwoną ścianę z Zestawu 1. |
Czerwona ściana z Zestawu 1 zakrywa niebieską ścianę z Zestawu 2 |
Czerwona ściana z Zestawu1 częściowo przecina niebieską ścianą z Zestawu 2 |
|
Całkowity opór termiczny: Rt = Rd / A1, gdzie A1 jest obszarem ściany w Zestawie 1.
|
Całkowity opór termiczny to Rt = Rd / A1. Dlatego też, mimo że ściana w Zestawie 2 jest mniejsza od ściany w Zestawie 1, cała powierzchnia ściany w Zestawie 1 jest brana pod uwagę przy obliczaniu całkowitej oporności.
Jednakże, tylko wspólny obszar rzutu (w tym przypadku obszar ściany w Zestawie 2) jest rozumiany jako biorący udział w przekazywaniu ciepła pomiędzy dwiema ścianami.
|
Taka sytuacja nie jest zalecana. Do utworzenia wspólnych obszarów rzutu kontaktu pomiędzy ścianami z Zestawu 1 i z Zestawu 2 używa się linii podziałowych. |