
CAEソフト【 Femtet 】-ムラタソフトウェア株式会社
基板上で一定の発熱量で発熱するICをヒートシンクを使って自然対流で放熱させる定常解析例を示します。
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 |
流体解析:定常解析 熱伝導解析:定常解析 |
層流/乱流 |
乱流をチェック |
オプション |
浮力を考慮する(自然対流)をチェック |
壁表面の積層メッシュ設定(全体設定) |
自動生成パラメータ 想定温度差:50[deg] |
メッシュ設定 |
標準メッシュサイズ:10[mm] |
詳細設定 |
緩和係数(温度) |
初期設定では収束に時間がかかるため、緩和係数(温度)を大きく設定します。
基板(VOL1))とIC(VOL2)とヒートシンク(HeatSink)をソリッドボディで定義します。
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。
外部境界条件を使用し、流入/流出:自然流入/流出を設定します。
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※ |
2.0 |
1/Solid |
VOL2 |
001_アルミナ※ |
2.0 |
2/Solid |
Air |
000_空気※ |
– |
14/Solid |
HeatSink |
001_アルミニウムAl※ |
2.0 |
※材料データベースを利用
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 |
外部境界条件 |
熱流体 |
流入/流出 |
自然流入/流出 流入温度:環境温度を使用する(25[deg]) |
基板とIC部とヒートシンクの温度分布の解析結果を示します。
空気は非表示としています。
また、比較として、ヒートシンクなし「例題6 自然対流による基板上のICの放熱」の結果も表示します。
ヒートシンクなしでは、最大温度が105[deg]に対して、42[deg]となっており、ヒートシンクの存在により
放熱効果が高められていることが分かります。
解析タイプを熱伝導解析から流体解析に切り替え、流速ベクトル図を表示します。
x=0の断面を表示します。
ベクトル図の描画設定は、3Dベクトルオフにして表示しています。
ヒートシンクの隙間に上昇する流れが生じているのが分かります。
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