一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法技术

一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法，先确定设计域内的载荷与边界条件，包括温度边界、产热区域、有效导热系数以及产热率的确定；然后进行rank‑1微结构模型拓扑优化，采用最优导热微结构rank‑1微结构模型为材料插值模型开展高频PCB电路板导热路径的拓扑优化；再进行高频PCB电路板优化结构的映射；最后进行适应性处理，获得导热铜箔最终布局；本发明专利技术方法设计得到的结果较之传统的拓扑优化结构热性能更优越，可用于高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局设计。

【技术实现步骤摘要】
一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法
本专利技术属于结构的热性能优化设计
，具体涉及一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法。技术背景高频PCB电路板内电子单元由电流的流通供电，电流会导致其周围空间的散热和温度升高；较高的工作温度会降低电子组件的性能，并严重影响其可靠性和安全性，其故障率与工作温度成指数比例；同样，高工作温度导致附在电路板上的电子组件的接头处产生高的热应力，从而导致其失效；因此，在电子设备的设计和操作中，热控制的需求变得至关重要；传热结构布局的设计对其散热性能具有重要影响，工程实际中结构布局形态的设计又多依赖于设计人员的经验及灵感，且对于某一类传热结构行之有效的设计思路，并不一定适用于其他类型的传热结构，若使用传统的拓扑优化方法能够获得的结构散热性能提升也非常有限，无法满足目前电路板内部对热控制的需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法，先采用基于rank-1微结构模型开展高频PCB电路板导热路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)载荷与边界条件确定：/n高频PCB电路板由三层树脂基板构成，基板层之间及高频PCB电路板上下表面的部分区域镀有铜作为电路板的导热路径，高频PCB电路板平面尺寸为a mm×a mm，沿厚度方向的热传导忽略；/n高频PCB电路板工作过程中，由晶体管和电感产生的部分热量将传导至高频PCB电路板四角的螺母柱中，进而由螺母柱传递至外界装置；与此同时，在高频PCB电路板上下表面处的自然对流或强制对流作用下，部分热量会以对流换热的形式传递至冷却介质中；/n高频PCB电路板由三层树脂基板和四个铜层叠加而成，假设各个铜层内铜材...

【技术特征摘要】
1.一种高频PCB电路板高密精细化导热铜箔布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)载荷与边界条件确定：
高频PCB电路板由三层树脂基板构成，基板层之间及高频PCB电路板上下表面的部分区域镀有铜作为电路板的导热路径，高频PCB电路板平面尺寸为amm×amm，沿厚度方向的热传导忽略；
高频PCB电路板工作过程中，由晶体管和电感产生的部分热量将传导至高频PCB电路板四角的螺母柱中，进而由螺母柱传递至外界装置；与此同时，在高频PCB电路板上下表面处的自然对流或强制对流作用下，部分热量会以对流换热的形式传递至冷却介质中；
高频PCB电路板由三层树脂基板和四个铜层叠加而成，假设各个铜层内铜材料的拓扑分布相同，将高频PCB电路板内的导热过程简化为二维问题时，计算二维等效区域内的材料有效导热系数；铜材料覆盖区域的有效导热系数为：



式中：kCu和kmin分别为铜和树脂基板的导热系数，HCu和Hbase分别为铜层和树脂基板层的总厚度，Htol＝HCu+Hbase为高频PCB电路板总厚度；树脂基板区域的有效导热系数仍为kmin；
2)rank-1微结构模型拓扑优化：
基于rank-1微结构模型，热传导结构的拓扑优化列式写为：



式中：热传导结构为Ω，DG(x)为结构任意一点x处的材料导热系数张量；Q为体积生热率；n为边界ΓN外法线方向的单位向量；拓扑优化目标c为结构热传导性能参数，包括结构热柔度、结构最高温度和结构温度场与给定温度分布的差异；不等式约束表示对高导热材料用量的限制，其中f为最大许用高导热材料体积占比；拓扑优化变量场γ(x)表示任意一点x处的高导热材料体积占比，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝童，闫素娜，徐俊豪，刘宏磊，光宏昊，洪军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61