
CAEソフト【 Femtet 】-ムラタソフトウェア株式会社
本例題について
基板上で一定の発熱量で発熱するICを強制対流で放熱させる過渡解析例を示します。
温度分布や熱流束ベクトルを解析結果として見ることができます。
表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
項目 |
条件 |
解析空間 |
3次元 |
モデル単位 |
mm |
項目 |
条件 |
ソルバ |
流体解析[Bernoulli] 熱伝導解析[Watt] |
解析の種類 |
過渡解析 |
層流/乱流 |
乱流をチェック |
メッシュ設定 |
標準メッシュサイズ:5[mm] |
過渡解析タブにて以下のように設定しています。トータルのステップ数は20で時間ステップは60秒
としていますので初期温度25度から20分間における温度分布の変化を解析することができます。
タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
||||||||
過渡解析 |
表 |
|
||||||||
初期温度 |
25 [deg] |
計算時間短縮のため、収束判定を大きく設定します。高度な設定タブにて以下のように設定しています。
タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
高度な設定 |
非線形解析の設定 |
収束判定(熱) :1 x 10^-3 |
直方体のソリッドボディを定義し、空気(000_空気)の材料を設定します。また、左側の辺に流入、右側の辺に流出の境界条件を設定しています。
境界条件を設定していない上下の辺には、外部境界条件を使用し、スリップ壁を設定します。
内部に基板(VOL1))とIC(VOL2)をソリッドボディで定義します。
ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
メッシュサイズ |
0/Solid |
VOL1 |
006_ガラスエポキシ※ |
0.2 |
1/Solid |
VOL2 |
001_アルミナ※ |
0.2 |
2/Solid |
Air |
000_空気※ |
– |
※材料データベースを利用
アルミナ材料データベースには比熱が設定されていないので、設定します。
材料定数名 |
タブ |
設定 |
001_アルミナ |
比熱 |
800[J/kg/deg] |
発熱量タブにてIC(VOL2)を以下のように設定しています。
ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
VOL2 |
発熱量 |
1W |
境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
In/Edge |
熱流体 |
流入 |
強制流入 流入温度:25[deg] |
Out/Face |
熱流体 |
流出 |
自然流出 |
外部境界条件 |
熱流体 |
スリップ壁 |
– |
1[min] = 60[s]、5[min] = 300[s] 20[min] = 1200[s] 後の温度分布の解析結果を示します。
温度スケールの最大値と最小値は55[deg]、25[deg]としています。
基板とICの温度分布が見やすいように、空気ボディを選択し、右クリックメニューから「ボディのフィールドを非表示」を選択し、空気領域のフィールドを非表示にしています。
徐々に温度が上昇していく様子が確認できます。
1[min] | |
5[min] | |
20[min] |
また、IC上側中央部:座標(0,0,3)の温度変化をグラフプロットしたものを以下に示します。
こちらからも徐々に温度が上昇していることが確認できます。
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