Simulation de refroidissement des composants électroniques

Pour les équipementiers, comprendre l'influence de structure des boîtiers intégrés sur la fiabilité du comportement thermique est crucial, en particulier avec la densité de puissance et de complexité accrues dans les boîtiers modernes. Les défis tels que ceux du développement de systèmes sur une puce (SoC) complexes et de circuits intégrés 3D signifient que la conception thermique doit faire partie intégrante du développement de boîtiers. Une capacité à soutenir la chaîne d'approvisionnement ultérieure avec des modèles thermiques et des conseils de modélisation qui vont au-delà des valeurs des fiches techniques a une valeur différenciée sur le marché.

Pour les fabricants d'électronique qui intègrent des circuits intégrés dans des produits, il est important de pouvoir prédire avec précision la température de jonction d'un composant sur une carte de circuit imprimé (PCB) dans un environnement au niveau du système afin de développer des conceptions de gestion thermique appropriées et rentables. Les outils logiciels de simulation de refroidissement des composants électroniques fournissent ces informations. Il est souhaitable que les ingénieurs thermiques disposent d'options pour modéliser la fidélité des packages de circuits intégrés en fonction des différentes étapes de conception et de la disponibilité des informations. Pour une modélisation de plus grande précision des composants critiques dans des scénarios transitoires, un modèle thermique étalonné avec des données de mesure transitoire de température de jonction.

Explorez la simulation thermique des packages

• Flux de travail de développement thermique de boîtiers semi-conducteurs à haute densité – regarder le webinaire
• Modélisation thermique du paquet pour la simulation de refroidissement de composants électroniques – regarder la présentation à la demande

Modélisez les performances thermiques de circuits imprimés multicouches complexes et de dispositifs montés pour prédire avec précision la température de jonction des composants. Comprendre l'influence thermique des cartes nécessite le bon niveau de précision, adapté aux informations disponibles à chaque étape du développement.

Dans la conception thermique électronique, les options de fidélité de modélisation thermique PCB, des types simples et de la conductivité thermique dans chaque couche à la modélisation de la trace de cuivre explicite sont adaptées aux développement. Cela inclut l'exploration du placement des composants à la vérification des performances thermiques d'une carte entièrement acheminée. L'une des dernières approches en matière d'analyse thermique des circuits imprimés consiste à modéliser une carte entière sous la forme d'un assemblage en réseau, ce qui est efficace sur le plan des calculs sans sacrifier la précision.

La connectivité du flux de conception électronique, l'importation des informations sur carte depuis les principaux formats de logiciels EDA et la mise à jour de modèles sont capitaux pour des processus d'analyse thermique efficaces. Les outils qui permettent aux ingénieurs de traiter facilement les données des fichiers ECAD contenant la disposition des cartes, les détails de routage et les informations sur les composants afin d'accélérer la création de modèles thermiques, ainsi que les méthodes permettant de mettre en place les informations sur la puissance dans l'analyse thermique, présentent des avantages évidents.

Regarder le webinaire - simulation PCB thermique et thermomécanique multicouche

Pour obtenir une analyse thermique précise des PCB, y compris l'échauffement par effet joule de la trace de cuivre sur le PCB, il est utile de collaborer avec des ingénieurs travaillant à simuler l'intégrité du signal et de puissance du PCB. La co-simulation entre le logiciel de refroidissement 3D et le logiciel d'intégrité de puissance EDA représente précisément la perte de puissance de la trace de cuivre de la carte selon les changements de résistance électrique dus à la température. Découvrez les raisons de la co-simulation électrothermique des PCB dans cette vidéo.

Les boîtiers électroniques doivent abriter des assemblages de cartes de circuits imprimés (PCB), des composants, des alimentations, des connecteurs, des capteurs et bien plus encore. Ils doivent également fournir un flux d'air de refroidissement suffisant ou un transfert de chaleur conducteur vers l'environnement ambiant pour assurer des performances des produits fiables. Que vous conceviez un boîtier refroidi par convection forcée, un boîtier avionique étanche ou un produit électronique grand public à faible encombrement, ces outils d'analyse thermique CFD 3D permettent de voir plusieurs solutions de refroidissement. Les outils qui peuvent traiter la géométrie MCAD facilement ou directement pour la simulation CFD sont avantageux pour que vous vous concentriez moins sur les étapes de prétraitement et plus sur les résultats de la modélisation thermique au niveau du système d'enceinte et sur l'optimisation de votre conception.

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Le refroidissement du centre de données pour un fonctionnement fiable est crucial pour éviter les pannes. Le refroidissement des centres de données requiert beaucoup d'énergie, en plus de tenir compte des coûts d'exploitation de chaque site. Une conception de refroidissement efficace est donc cruciale pour un fonctionnement réussi et durable. À l'aide de la simulation CFD, vous pouvez prédire le flux d'air et le transfert de chaleur dans les centres de données et les grands systèmes complexes similaires. Vous pouvez garantir que les serveurs, les racks et les composants critiques soient dans les limites de température, et développer la meilleure stratégie de refroidissement.

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Le refroidissement liquide offre favorise un refroidissement efficace et efficient des applications électroniques où il existe des exigences élevées de dissipation thermique à des fins de fonctionnement et de fiabilité. De la réduction de la perte de charge personnalisée des plaques froides dans les applications d'électronique de puissance à l'aide à la conception thermique dans le domaine de l'adoption croissante du refroidissement par immersion des serveurs, utilisez une simulation de refroidissement électronique CFD 3D précise et une dynamique des fluides 1D pour optimiser votre conception refroidie par liquide.

Regardez la vidéo (à droite) sur les avantages du refroidissement liquide du serveur de périphérie d'Iceotope Technologies.

Voir la présentation à la demande - Gestion thermique du matériel IA : Informations sur le refroidissement liquide des machines d'apprentissage profond d'Electronic Cooling Solutions Inc

La précision améliorée de l'analyse thermique permettent de répondre aux exigences de conception de plus en plus exigeantes dans le développement électronique moderne. L'étalonnage d'un modèle thermique à l'aide de données de mesure thermique transitoires peut vous aider à atteindre une plus grande précision dans la simulation thermique. L'étalonnage automatique des modèles thermiques élimine le besoin d'étapes d'étalonnage manuel excessivement longues pour apporter des modifications incrémentielles aux attributs du modèle thermique. L'utilisation d'un modèle thermique calibré signifie que les risques de sous-conception peuvent être traités pour garantir la fiabilité grâce à une modélisation précise des scénarios de profil de mission pour vérifier les performances. En même temps, avec une plus grande confiance dans la précision, les ingénieurs peuvent aborder les domaines potentiels de surconception afin de réduire les coûts du produit.

Pour une vue d'ensemble des méthodes d'essai des transitoires thermiques et de l'étalonnage des modèles de simulation
, regardez la présentation à la demande : Caractérisation thermique des boîtiers semi-conducteurs – mesures thermiques, de la fiabilité à la qualité

La technologie Modèles d'ordre réduit indépendants des conditions aux limites (BCI-ROM) permet une analyse thermique transitoire rapide d'ordres de grandeur électroniques plus rapides que la CFD 3D complète, tout en préservant la précision. Un BCI-ROM est généré automatiquement à partir d'une analyse de conduction 3D qui maintient la précision prédictive mais peut résoudre plus de 40 000 fois plus rapidement dans les cas démontrés. L'aspect "indépendant des conditions aux limites" des modèles d'ordre réduit est extrêmement précieux, car il permet aux BCI-ROM d'être utilisés dans n'importe quel environnement thermique, tout en maintenant la précision. Les BCI-ROM peuvent être générées dans différents formats pour prendre en charge la résolution rapide autonome au format matriciel, incorporées dans la simulation de circuits pour les outils d'analyse électrothermique (format VHDL-AMS) ou utilisées dans la modélisation d'outils de simulation de système 1D (format FMU).

Lire le blog : L'avenir de la conception thermique – analyse électrothermique plus précoce

Regarder la vidéo à la demande : Accélérez la conception de systèmes électroniques grâce à une simulation électrique tenant compte des aspects thermiques (Avec l'intervention d'un conférencier invité de ROHM Semiconductor)

La conception thermique pour la fiabilité des produits électroniques bénéficie d'une prédiction précise des températures, des gradients et des variations cycliques transitoires, ensuite utilisée dans l'analyse des contraintes thermomécaniques. L'analyse thermomécanique sert à étudier les modes de défaillance, les zones à risque de dégradation, la durabilité et la durée de vie.

Les flux d'évaluation des contraintes thermomécaniques de la CFD à la FEA peuvent prendre plusieurs formes. L'analyse CFD peut être réalisée par un analyste thermique spécialisé dans un logiciel de refroidissement électronique et les résultats de température transitoire en 3D peuvent être exportés vers un outil de FEA mécanique. Alternativement, les ingénieurs travaillant dans l'environnement CAO peuvent bénéficier d'une CFD thermique intégrée à la CAO et d'une analyse des contraintes thermomécaniques pour raccourcir le temps d'analyse global.

Explorez trois flux de travail pour la simulation de refroidissement électronique CFD et l'analyse des contraintes thermomécaniques de l'électronique FEA dans ce webinaire à la demande.