発熱と自然対流の複合事例

本例題について

• 基板上に発熱体が2つ配置されており、その熱が主にビアホールを介して基板の底面の銅シートに伝わり、
  銅シート底面や基板の上面から自然対流により空気中に放熱している状態を定常解析した例を示します。

• 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初期設定の条件を使用します。

解析空間

解析条件

モデル図

ボディ属性および材料の設定

ビアホール（ＨＯＬＥ）周辺では熱流束が大きく変化することが予想されますのでメッシュサイズを

個別設定しています。

※材料データベースを利用

MAINCHIPおよびSUBCHIPでの発熱量を以下のように設定しています。

境界条件

基板の裏面のグランド面（GND）の底面、基板の上面（TOP）、および発熱体ICの上面（MAINCHIP,SUBCHIP)

に自然対流による係数を以下のように設定しています。

現実的には側面からも対流による放熱が考えられますが、面積もすくなく影響は微小であるため、

本例題では省略しています。

※自然対流の係数は以下の式にて算出しています。詳細は「放熱・環境輻射」を参照してください。

※１　BOTTOM

2.51×C×（1/L)＾（1/4） =　1.39 [W/m2/deg5/4]

ただし、

係数　C = 0.26

基板寸法 0.06×0.04

代表長　L = （0.06×0.04×2)/（0.06+0.04） = 0.048

※２　TOP

2.51×C×（1/L)＾（1/4） =　2.78 [W/m2/deg5/4]

ただし、

係数　C = 0.52

基板寸法 0.06×0.04

代表長　L = （0.06×0.04×2)/（0.06+0.04） = 0.048

※３　MAINCHIPUPPER

2.51×C×（1/L)＾（1/4） =　6.41[W/m2/deg5/4]

ただし、

係数　C = 0.96

基板寸法 0.02×0.02

代表長　L = （0.02×0.02×2)/（0.02+0.02） = 0.02

※４　SUBCHIPUPPER

2.51×C×（1/L)＾（1/4） =　7.62 [W/m2/deg5/4]

ただし

係数　C = 0.96

基板寸法 0.01×0.01

代表長　L = （0.0１×0.0１×2)/（0.01+0.01） = 0.01

解析結果

温度分布の解析結果を示します。

温度差の絶対値は1．5度程度と微小ですが、MAINCHIPが最も高温になっていることが分かります。

熱流束ベクトル図を示します。

大小それぞれの発熱体から主にビアホール（HOLE)を介して熱伝導している様子が分かります。