V elektronickém průmyslu se čipy obvykle spojují se substrátem tenkou vrstvou epoxidu. Podobné případy se vyskytují i v jiných průmyslových odvětvích. Modelování epoxidové vrstvy jako samostatné součásti vyžaduje použití velmi malé velikosti elementu, a proto může dojít k selhání při tvorbě sítě nebo ke vzniku zbytečně velkého počtu elementů.
Abyste mohli uvažovat tepelný odpor způsobený epoxidovou vrstvou, nemusíte ji modelovat. Tepelný kontaktní odpor je začleněn jako podmínka kontaktu povrch na povrch.
Očekávanou hodnotou je buď celkový odpor (K / W), nebo rozložený odpor na jednotku plochy ((K * m²) / W) v systému jednotek SI. Základní vzorec pro pokles teploty v tenké vrstvě materiálu mezi dvěma díly vypadá takto:
ΔT = q * [t / (k * A)], kde:
- ΔT = pokles teploty v zóně kontaktu v K
- q = síla tepla procházejícího kontaktem ve W
- t = tloušťka vrstvy v m
- k = tepelná vodivost materiálu vrstvy ve W / (m*K)
- A = plocha povrchu kontaktu v m²
Celkový tepelný odpor je dán vzorcem t / ( k* A), rozložený odpor vzorcem t / k.
Modelování tepelného kontaktního odporu
Tepelný kontaktní odpor lze modelovat dvěma způsoby:
- Můžete při tvorbě geometrie zanedbat tenkou vrstvu epoxidu. Plochy součástí, které jsou ve skutečnosti touto vrstvou odděleny, se tak budou v modelu dotýkat.
-
Při tvorbě geometrie je možné vzít v úvahu tenkou vrstvu epoxidu. V takovém případě vznikne mezi plochami tepelného kontaktu mezera. Pokud chcete použít tento přístup, uvědomte si následující:
-
Výsledky jsou mnohem přesnější, když je vzdálenost mezi dvěma kontaktními plochami menší nebo stejná jako velikost sousedního elementu. Níže uvedený příklad by mohl vést k nepřesným výsledkům.
- Správné párování kontaktu pomocí rozdělení ploch není sice nutné, ale zlepšuje přesnost.
Chcete-li zadat různé tepelné odpory mezi velkou plochou a množstvím menších ploch, je nutné velkou plochu nejprve rozdělit a potom teprve přiřadit tepelný kontaktní odpor pro jednotlivé páry.
Případy, kdy plochy v tepelném kontaktním odporu nejsou stejnolehlé
Při definování tepelného kontaktního odporu mezi dotýkajícími se plochami je nejlepší použít rozdělovací křivky a vytvořit s jejich pomocí překrývající se plochy mezi díly. Jestliže se plochy dotýkají, ale nepřekrývají, může se jednat o tři různé případy. Rozložený odpor Rd odpovídá vrstvě materiálu na ploše sady 1 v následujících případech:
| Případ 1 |
Případ 2 |
Případ 3 |
|
|
|
| Modrá plocha sady 2 překrývá červenou plochu sady 1. |
Červená plocha sady 1 překrývá modrou plochu sady 2 |
Červená plocha sady 1 částečně protíná modrou plochu sady 2 |
|
Celkový tepelný odpor je: Rt = Rd / A1, kde A1 je oblast plochy v sadě 1.
|
Celkový tepelný odpor je Rt = Rd / A1. Proto i když je plocha v sadě 2 menší než plocha v sadě 1, je při výpočtu tepelného odporu použita celá oblast plochy v sadě 1.
Na přenosu tepla mezi dvěma plochami se však podílí jen společná promítnutá plocha (v tomto případě oblast plochy v sadě 2).
|
Tento stav nedoporučujeme. Pro vytvoření společných promítnutých ploch kontaktu mezi plochami sady 1 a 2 použijte rozdělovací křivky. |