СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2012

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Необходимо отметить, что на рынке программных комплексов, предназна ченных для моделирования распреде лений температуры в электронной ап паратуре и ЭМ, имеется достаточное количество как зарубежных, так и оте чественных предложений. Как прави ло, они не позволяют моделировать температурные поля ЭМ с учётом всех конструктивных и физических осо бенностей электронных систем, что ограничивает их использование в про фессиональной практике теплового проектирования. Так, например, ни один из существующих программных комплексов не учитывает многослой ный характер конструкций МПП, чис ло слоёв в которых может достигать нескольких десятков, а разброс тепло проводностей и толщин слоёв – четы рёх порядков. В данной статье рассматриваются результаты моделирования трёхмер ных температурных полей ЭМ с по мощью разработанного авторами программного комплекса STF Elec tronMod (Simulation of Temperature Fields of Electronic Modules). В его ос нову положен матрично топологиче ский подход к математическому моде лированию и его компьютерная реа лизация в STF ElectronMod. Такой подход позволяет рассчитывать трёх мерные температурные поля в слож ных конструкциях ЭМ с учётом ре альных условий монтажа МС и ЭРЭ на поверхностях МПП, особенностей крепления МПП в ЭМ, блоках и пане лях электронных устройств, конструк ций теплоотводов и системы охлаж дения ЭМ, без ограничения числа раз нородных слоёв МПП. Программный комплекс STF Elec tronMod реализован на языке Pascal для персональных и суперкомпьюте ров, имеет удобный пользовательский интерфейс с развитой пользователь ской оболочкой и обеспечен средства ми визуализации распределений тем пературы ЭМ в виде цветных изотерм. Сравнение разработанного комплек са STF ElectronMod с существующими аналогами показало его превосходство по функциональным возможностям и степени адекватности получаемых результатов моделирования. Матрич но топологический метод моделиро вания температурных полей электрон ных систем, а также программный комплекс STF ElectronMod разрабаты ваются при поддержке гранта РФФИ № 12 07 00076 а. М АТРИЧНО ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ЭМ Матрично топологический метод моделирования трёхмерных темпера турных полей сложных конструкций электронных модулей представляет со бой систему автоматически формиру емых матричных уравнений теплового баланса для тепловых моделей ЭМи их элементов (МС и ЭРЭ) с использовани ем теории графов. Тепловая модель МПП представляет собой многослойный прямоугольный параллелепипед [2], состоящий из мно жества тонких разнородных в теп лофизическом отношении слоёв раз личной толщины; на поверхностях тепловой модели МПП расположены прямоугольные площадки, соответ ствующие проекциям МС и ЭРЭ; с по верхностей МПП происходит конвек тивный теплообмен с окружающей средой. Тепловые модели МС и ЭРЭ разделе ны на два вида: активные и пассивные элементы, характеризующиеся тепло выделением (МС, диоды, транзисторы, 43 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2012 Рис. 2. Топология размещения МС на верхней поверхности ЭМ Рис. 3. Топология размещения МС на нижней поверхности ЭМ © СТА-ПРЕСС