強制対流による基板上のICの放熱(過渡解析)

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。
   

解析空間

解析条件

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。

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。

モデル図

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。

ボディ属性および材料、メッシュサイズの設定

※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。

発熱量タブにてIC(VOL2)を以下のように設定しています。

境界条件

解析結果

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。