» ANSYS Icepak – symulacja i optymalizacja chłodzenia elektroniki

ANSYS Icepak – symulacja i optymalizacja chłodzenia elektroniki

Symulacja chłodzenia elektroniki i urządzeń energetycznych to ważny aspekt procesu projektowego. ANSYS Icepak pozwala na precyzyjne określenie warunków pracy badanego układu na etapie procesu projektowego. Wysoka dokładność wyników jest uzyskana dzięki stosowaniu solvera ANSYS FLUENT. Dużą przewagą nad konkurencyjnymi rozwiązaniami jest możliwość integracji z innymi modułami ANSYS: ANSYS Mechanical, ANSYS HFSS i innymi które umożliwiają uwzględnienie wpływu wielu zjawisk fizycznych na wydajność produktu.

Możliwości ANSYS Icepak

Coraz większe wymagania wobec częstotliwości pracy procesorów w elektronice użytkowej (telefony, komputery, telewizory, itp.) powodują, że te urządzenia zaczynają wytwarzać coraz większą ilość ciepła. Odprowadzenie tego ciepła do otoczenia to obecnie jedno z ważniejszych wyzwań przy projektowaniu nowych produktów elektronicznych.

ansys icepak symulacja chłodzenia elektroniki
Przykład symulacji termicznej pakietu BGA (ball grid array)

Kluczowe możliwości ANSYs Icepak:

  • przepływy w stanie ustalonym i nieustalony
  • analizy termiczne uwzględniające:
    • przewodzenie,
    • radiacje,
    • konwekcje,
    • Termiczna analiza sprzężona (Conjugate Heat Transfer)
  • Import z natywnych plików ECAD i MCAD
  • Wbudowana biblioteka radiatorów, wentylatorów i innych prymitywów
  • Możliwość dwukierunkowego sprzężenia z ANSYS Mechanical, ANSYS SIwave, ANSYS HFSS, ANSYS Q3D Extractor

Import natywnych plików ECAD/MCAD

Dużym wyzwanie w symulacji chłodzenia elektroniki jest problem z plikami wejściowymi. W celu przyspieszenia procesu symulacji, ANSYS Icepak importuje dane z elektronicznych systemów CAD (ECAD) i mechanicznych systemów CAD (MCAD). Oznacza to import wszystkich cech geometrycznych i charakterystyk poszczególnych komponentów. ANSYS Icepak wspiera pliki IDF, MCM, BRD i TCB, OBD, które zostały utworzone za pomocą oprogramowania EDA takiego jak Cadence, Zuken, Altium, Mentor OBD++. ANSYS Icepak wspiera również bezpośredni import danych CAD z formatów neutralnych STEP i IGES.

ansys icepak symulacja chłodzenia elektroniki
Przykład zaimportowanego pliku z formatu OBD++ z wyświetlonymi konturami potencjału elektrycznego

Dlaczego to jest ważne? Bo pozwala na automatyczny import wszystkich własności materiałowych i charakterystyk poszczególnych komponentów. Znaczenie skraca to czas przygotowania modelu do symulacji i pomaga uniknąć wielu błędów przy modelowaniu.

Symulacja chłodzenia elektroniki w ANSYS Icepak – przykłady

Dzięki dwukierunkowemu sprzężeniu np. z ANSYS SIwave, w symulacji termicznej możemy uwzględnić ciepło wynikające ze strat mocy, które na powrocie generują zmianę konduktywności materiałów (maleje przewodzenie). Daje nam to dużo bardziej rzeczywisty obraz rozkładu temperatur w czasie pracy urządzeni, a co za tym idzie możemy lepiej zaprojektować układ chłodzenia.

ansys icepak symulacja chłodzenia elektroniki

Drugim ciekawym przykładem jest sprzężenie dwukierunkowe z ANSYS Mechanical. Dzięki dokładnym symulacjom termicznym w ANSYS Icepak możliwe jest wykonanie symulacji naprężeń termicznych, które mogą mieć wpływ na żywotność płytki PCB (termika wpływa na częstotliwość drgań własnych które mogą prowadzić do uszkodzeń komponentów elektronicznych).

Podsumowanie

Dzięki wykorzystaniu solvera ANSYS Fluent dokładność wyników jest bardzo wysoka, a co równie ważne, wyniki te mogą posłużyć jako dane wejściowe do innych typów analiz.

ANSYS Icepak dostarcza łatwy do zrozumienia i intuicyjny interfejs użytkownika, a co najważniejsze, szeroki wachlarz narzędzi dla analityków. Jest to również bardzo szybkie środowisko pracy, które generuje siatkę w kilka minut i równie szybko dostarcza wyniki symulacji.