Современная электроника №7/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2020 ратура составляет +25 ° С. Плата облада- ет низкой теплопроводностью и нагре- вается меньше остальных элементов. На рисунке 8 представлен график изменения температуры медных доро- жек, подключённых к базе и коллекто- ру транзистора: чем дальше от края пла- ты проложены дорожки, тем выше их температура. Аналогичным образом выполня- ют исследование и других компо- нентов печатной платы (см. рис. 9), например интегральной микросхе- мы или резистора поверхностного монтажа. Как видно из рисунка 9б, максимальная температура резисто- ра составляет +130 ° С, что превыша- ет допустимую норму эксплуатации и может вызвать явление теплового расширения. Настройка параметров и исследование процессов теплового расширения и деформации компонентов печатной платы Тепловое расширение приводит к механическим деформациям, для исследования которых в COMSOL пред- усмотрен физический интерфейс Solid Mechanics. Чтобы добавить интерфейс в проект, выделяют строку Component в дереве модели, щелчком правой кнопки мыши вызывают контекстное меню и выбирают команду Add Physics. В открывшемся окне в списке выби- рают пункт Structural Mechanics/Solid Mechanics (Механика конструкций/ Механика твёрдого тела). Подтверж- дают выбор нажатием кнопки Add to Component, после чего название физи- ческого интерфейса отобразится в спи- ске Component дерева модели. Добавим эффект теплового расшире- ния в анализ и настроим его параметры, для чего выделим строку Multiphysics в дереве модели, щелчком правой кноп- ки мыши вызовем контекстное меню и выберем в нём пункт Thermal Expansion (Тепловое расширение). Вызванная команда добавит одноимённый эле- мент в список Multiphysics. Выделим его левой кнопкой мыши и в окне Settings в поле Selection выберем значение All domains (все области). В результате для всех элементов модели будет включе- но моделирование теплового расшире- ния (см. рис. 10). Информация о коэффициенте тепло- вого расширения и опорной темпера- туре деформации отображается в раз- делах Thermal Expansion Properties (Свойства теплового расширения) и Model Input (Параметры модели) окна настроек. Значение коэффици- ента теплового расширения (поле Coefficient of thermal expansion) мож- но назначить из списка материалов (пункт From material). Опорная тем- пература деформации (поле Volume reference temperature) по умолчанию равна комнатной температуре (+20 ° С) и является максимальной температу- рой, при которой тепловое расширение ещё не наблюдается. В разделе Coupled Interfaces (Сопряжённые интерфейсы) показано, какие два физических интер- фейса определяют физику теплового расширения и механику твёрдого тела. Рис. 8. График изменения температуры медных трасс Рис. 9. Распределение температуры на поверхности модели: а) интегральной микросхемы; б) резистора поверхностного монтажа а б