Тепловые макромодели конструкций бортовых электронных средств для САПР инженерного анализа

• Автор: Саратовский, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Г лава 1 Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследования

1 1 Ол/Л^ЛГТТТ/ЛП'Т’И 1/*ЛТ 1Г»'ТЧ\ 7Т/ЧТТ111 Г» ггат/ттчл/чттттт Т1Г /л«ОТТ/''ГП 1 С

1.А лине 1Уи,ИП 1риППО!Л ерсдV 1 О

1.2 Анализ методов теплового моделирования конструкций ЭС

1.3 Современные средства автоматизации анализа тепловых режимов ЭС

1.4 Постановка задачи исследования

Глава 2 Разработка тепловых макромоделей конструкций РЭС с фиксированными источниками тепла
2.1 Методика теплового макромоделирования электронных модулей нулевого и первого уровней с фиксированным расположением источников тепла

2.2 Тепловые макромодели ЭМО

2.2.1 Каналы отвода тепловой нагрузки от конструкций ЭМО
2.2.2 Разработка тепловых макромоделей ЭМО
2.2.3 Анализ точности и адекватности ТММ ЭМО
2.3 Тепловых макромоделиЭМ
2.3.1 Каналы отвода тепловой нагрузки от конструкций ЭМ1 с фиксированным расположением источников тепла
2.3.2 Разработка тепловых макромоделей ФЯ с кондуктивным теплоотводом через мезонин
2.3.3 Тепловая макромодель ФЯ с кондуктивным теплоотводом через основание и мезонин
2.3.4 Анализ точности и адекватности ТММ ЭМ
Глава 3 Разработка тепловых макромоделей конструкций РЭС с произвольным расположением источника тепла
3.1 Определение параметров влияющих на теплопередачу в конструкциях с произвольным расположением источников тепла
3.2 Методика разработки тепловых макромоделей моделей теплонагруженных ФЯ с произвольным расположением источников

3.3 Разработка тепловых макромоделей теплонагруженных ФЯ с произвольным
расположением источников тепла
Г лава 4 Апробация результатов
4.1 Адаптация реальных конструкций БЭС
4.2 Описание экспериментальной установки
4.3 Оценка точности разработанных методик и ТММ блоков БЭС
4.3.1 Оценка точности ТММ на примере модуля передатчика
4.3.2 Оценка точности ТММ на примере изделия Ц501 Ф
4.3.3 Оценка точности ТММ на примере изделия Ц181 Ф
4.4 Обобщенные показатели эффективности разработанных методик
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИИ
Приложение А - Зависимость температуры на поверхности корпуса МС от ее
местоположения на ПП 6Uc различными типами СКО
Приложение Б - Определение разницы температур на стороне размещения МС и
на противоположной стороне
Приложение В - Линии распространения тепловых токов в зависимости от
размещения источника тепла на плате
Приложении Г - Тепловая проводимость Ml ill с металлическим основанием в
зависимости от размещения ЭРЭ на ней
Приложение Д - Тепловая схема макромодели ФЯ первого типа
Приложение Е - Тепловая схема ФЯ второго типа
Приложение Ж - Тепловая схема конструкций ФЯ с СКО третьего типа
Приложение И - Матрица плана В
Приложение К - Матрица плана В9 для ФЯ с СКО 1 типа
Приложение Л - Аналитические выражения для определения величины перегрева
на поверхности корпуса МС, с погрешностью определения 10% и 5 %
Приложение М - Погрешность между аналитическим выражением и экспериментальным

Приложение Н - Места установки термодатчиков
Приложение П - Результаты теплового моделирования

- количество граничных условий, обусловленных особенностями модели конструкции БЭС;
уровень детализации модели.
Рассмотрим влияние особенностей современных конструкций БЭС. приве-
денных в разделе 1.1 на анализ теплового режима средствами САПР.

1 - микросхема; 2 - фрагмент ПП.
а. - фрагмент ПП с ЭМО в BGA корпусе; б. - разбиение на сетку КЭ; в. - сетка КЭ в области шариковых выводов.
Рисунок 15 - Разбиение на сетку КЭ в САПР SolidWorks Flow Simulation
Разброс геометрических размеров конструктивных элементов, неоднородность конструкций и наличие криволинейных поверхностей ведет к увеличению числа КЭ. Для подтверждения вышесказанного в САПР SolidWorks Flow Simulation был проведен эксперимент: для фрагмента ФЯ, приведенного на рисунке 15 а, была построена сетка КЭ в автоматическом режиме, уровень разбиения сетки -третий из восьми. При построении сетки КЭ за минимальный КЭ был принят шариковый вывод BGA микросхемы, диаметр которой равен 0,5мм. Так как профиль шарика отличен от профиля КЭ, то происходит дополнительное разбиение сетки на границе раздела двух сред (рисунок 15 б), что ведет к росту количества КЭ и,