CN2023116630024一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN117764011A
(43)申请公布日2024.03.26
(21)申请号202311663002.4
(22)申请日2023.12.06

(71)申请人深圳市一博科技股份有限公司
地址518000广东省深圳市南山区粤海街
道深大社区深南大道9819号地铁金融
科技大厦11F
(72)发明人姜杰吴均
(74)专利代理机构深圳市远航专利商标事务所
(普通合伙)44276
专利代理师袁浩华
(51)Int.Cl.
G06F30/337(2020.01)
G06F30/23(2020.01)
G06F115/12(2020.01)
G06F119/08(2020.01)
权利要求书2页说明书6页附图2页
(54)发明名称
一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于电热协同仿真的PCB
设计优化方法，包括步骤S1.获取PCB设计信息。
步骤S2.综合考虑电源直流压降与热量信息进行
电热协同仿真，将PCB信息导入有限元分析求解
器进行一次电热协同分析后，将有限元分析求解
器形成的仿真模型导入流体动力学求解器进行
二次电热协同分析。步骤S3.根据电热协同仿真
结果对PCB进行设计优化，选择增加热传递体量、
增加散热面积、增加散热部件中任意一个或多个
改善方法对PCB进行优化设计。本发明电热协同
仿真综合考虑电、热的相互影响与外部散热条
件，得到直流压降、电流密度及温度分布的有效
仿真结果，仿真结果更加全面，为PCB的设计优化
提供更加细致的优化建议。
CN117764011A
CN117764011A权利要求书1/2页

1.一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，包括
步骤S1.获取PCB设计信息；
步骤S2.综合考虑电源直流压降与热量信息进行电热协同仿真，将PCB信息导入有限元
分析求解器进行一次电热协同分析后，将有限元分析求解器形成的仿真模型导入流体动力
学求解器进行二次电热协同分析；
步骤S3.根据电热协同仿真结果对PCB进行设计优化，选择增加热传递体量、增加散热
面积、增加散热部件中任意一个或多个改善方法对PCB进行优化设计。
2.根据权利要求1中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
步骤S1包括
步骤S11.在仿真软件中导入.brd格式的PCB文件，将PCB文件转换为.spd格式；
步骤S12.点击仿真软件中的“CheckStackup”按钮，打开PCB文件的层叠管理界面，检
查并设置层叠厚度与材料属性，将所有的焊盘材料设置为“copper”。
3.根据权利要求1中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
有限元分析求解器以传热系数为散热边界条件，通过简化仿真的方式考虑电子元器件之间
的热对流与热辐射效应，模拟导体内部的热传导，获得热传导分析结果；流体动力学求解器
在获得热对流与热辐射的基础上进行流体流动模拟，获得热对流散热分析结果。
4.根据权利要求3中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
有限元分析求解器的运行过程包括
步骤T1.加载PCB文件；
步骤T2.根据步骤T1获取的PCB信息，设置有限元分析求解器仿真模型并输入对应的
PCB信息；
步骤T3.设置有限元分析求解器形成的PCB有限元分析仿真模型的热学环境信息；
步骤T4.运行有限元分析求解器，在实体模型工作区内生成PCB有限元分析仿真模型并
得出PCB热传导分析结果。
5.根据权利要求3中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
流体动力学求解器的运行过程包括
步骤P1.导入有限元分析求解器形成的PCB简化仿真模型；
步骤P2.在PCB简化仿真模型中设置流体动力学求解器的气体流动组件与环境信息；
步骤P3.运行流体动力学求解器，获得PCB流体动力仿真模型并得出PCB热流动散热分
析结果。
6.根据权利要求5中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
在步骤P1中，经过有限元分析求解器形成的PCB有限元分析仿真模型，经简化后，输出PCB简
化仿真模型文件，然后输入流体动力学求解器中进行二次电热协同分析。
7.根据权利要求1中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
在步骤S3中，针对电热协同分析结果中的热通流瓶颈情况，对层叠设计信息的导体参数进
行改善，增加导体的量。
8.根据权利要求1中所述的一种基于电热协同仿真的PCB设计优化方法，其特征在于，
在步骤S3中，针对电热协同分析结果中存在形状与电子元器件设计结构形状相似的热量累
积情况，增加热量累积处的电子元器件的板框结构面积。

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CN117764011A权利要