基板の熱解析のやり方について

[daisuke_ito]

Fusion360の熱解析を使って、FR4に実装されたICの温度をシミュレーションしようと考えております。

銅箔厚を35um , 板材厚を1.6mmで3Dモデルで作成した後、ICを実装させメッシュを切ったところ

銅箔厚が薄すぎるためか、結果の数値が不安定になりますとの警告が出てきました。

基板での熱シミュレーションを行う場合は、どのように行えばよろしいのでしょうか？

[adachitech7]

@daisuke_ito さん、こんにちは。

一度検証してみたいと思いますので今作っておられるデータを添付していただけないでしょうか。

（ただし公開可能なものに限りますが。。。。）

[adachitech7 · Accepted solution]

@daisuke_ito さん、

適当なモデルを作って試してみました。

１．メッシュサイズをモデルベースで3%

２．アダプティブメッシュリファインメントをオン（高）設定

この2つをデフォルトから変更したら上手く計算できたようです。

[adachitech7]

@daisuke_ito さん、

最初に添付したデータはICと銅箔の接触部分の定義があいまいでした。

これを修正したモデルを作りましたので参考にする場合はこちらをご覧ください。

[daisuke_ito]

返信が遅くなり申し訳ございません。

丁寧なご説明に加え、モデルまで作成頂き、大変ありがとうございます。

頂いたモデルでスタディをクローン化し、再度メッシュを生成してみましたが

下図のようないくつか部位が極端に薄いため、結果の数値が不安定になりますとの警告が出てきました。

これは特に気にしなくてもよろしいでしょうか？

[adachitech7 · Accepted solution]

@daisuke_ito さん、

確かにローカルでメッシュ生成すると同じ警告が出ますね。私はメッシュ生成をする前にクラウドに投げたので気が付かなかったようです。計算自体はこの警告が出てもちゃんと実行されているようなのでひとまずスルーしてもいいのではないでしょうか。

この警告が出る原因は基本のメッシュサイズ150mm×3%=4.5mmに対して銅箔が35μmと薄く、銅箔内部のメッシュ形状が極端に扁平になるというところにあるのだと思います。

メッシュサイズが大きすぎたり極端に変形していたりする場合だと矛盾した結果が出ることがあります。今回の場合ですと熱源から遠い位置で近い場所よりも高い温度が出る、みたいなことです。

今回の場合計算は問題なく終わっているので、とりあえず温度的に矛盾したところがないか確認したらどうでしょうか。矛盾がなければ解析モデルとしては粗いけれども一応評価に耐えるモデルができているということは言えると思います。

矛盾が出る場合は銅箔部分のメッシュサイズを細かくしていくしかないと思いますが、その分時間がかかりますので適当なところで妥協する必要がありますね。

[daisuke_ito]

解析経験が浅く、これでよいか不安でしたが、ひとまずあたりを付けられそうですので安心しました。

最後までご説明いただき、ありがとうございました。