Desenvolvimento experimental e simulação numérica de uma réplica térmica de placa de circuito impresso

Abstract

This paper proposes a modeling of a thermal replica of the printed circuit board, made from components with known power aimed at analyzing the temperature distribution and the processes of heat exchange when similar elements are used together in the electronic systems, as that with the increasing need for higher processing components are smaller and more heat dissipating. The heated obstacles simulating components are in a trade resistor surrounded by special resin for electronic encapsulation. This model will be created to be their governing equations solved in commercial software. The thermal replica is represented by blocks with different power dissipation and heat exchange areas. Once the overall thermal performance depends on the thermal dissipation of each block, the evaluation can tell which blocks contribute to better efficiency in heat exchange. The experiments provide the values of the temperature and velocity components of flow to be compared with the computational model, and thus the turbulence model that best describes the experimental analysis can be found. The application of the theory of influence coefficients between components was also studied. This work is suitable for the identification of problems that relate directly or indirectly to failures in electronic components due to high temperature

Este trabalho apresenta uma proposta de modelagem de uma réplica térmica de placa de circuito impresso, feita a partir de componentes com potência conhecidas objetivando analisar a distribuição de temperatura e os processos de troca de calor quando elementos semelhantes são utilizados em conjunto nos sistemas eletrônicos, visto que com o aumento da necessidade de maior capacidade de processamento os componentes estão cada vez menores e dissipando muito mais calor. Os obstáculos aquecidos que simulam componentes constituem-se em um resistor comercial envolvido por resina especial para encapsulamentos eletrônicos. Este modelo será criado para ter suas equações governantes resolvidas em software comercial. A réplica térmica será representada por blocos, com diferentes dissipações de potências e áreas de troca de calor. Uma vez que o desempenho térmico global depende da dissipação térmica de cada bloco, a avaliação poderá dizer quais blocos contribuem para uma melhor eficiência na troca de calor. Os experimentos fornecerão os valores de temperaturas dos componentes e velocidades de escoamentos para serem comparados com o modelo computacional, e desta forma, o melhor modelo de turbulência que descreve a análise experimental poderá ser encontrado. Foi estudada também a aplicação da teoria dos coeficientes de influência entre componentes. Este trabalho é adequado para a identificação de problemas que se relacionam direta ou indiretamente com falhas em componentes eletrônicos devido à alta temperatura