Юрий Потапов
Тепловое воздействие - один из важнейших факторов, приводящих к преждевременному выходу из строя электронных компонентов и систем. Оно проявляет себя по-разному: как превышение предельно допустимой температуры корпусов отдельных транзисторов и микросхем, нарушение контакта в местах паек выводов компонентов, разрушение конструктивных элементов за счет многократно повторяющегося сжатия и расширения материалов.
Прежде чем запускать в производство изделие, работающее в режиме предельных температур, разработчик должен получить представление о его рассеивающих свойствах и способе отвода тепла. Для этих целей компания Tatum Labs (www.tatumlabs.com) разработала программный продукт Sauna 3.0.
Сложность моделирования тепловых эффектов в электронных устройствах определяется многими факторами: свойствами материалов, из которых изготовлены печатная плата, корпуса элементов и радиаторов, количеством слоев печатных плат, типом смазки. С помощью пакета Sauna 3.0 разработчики без особых усилий создают достаточно сложные и точные тепловые модели любых устройств, начиная с простых печатных плат и заканчивая смонтированными в стойки автономными системами.
Программное обеспечение предлагает более 50 различных типов материалов, широко применяемых в электронной промышленности, моделируются системы, содержащие до 25 различных блоков и до 5000 тепловых узлов.
Анализ тепловых потоков в пакете Sauna очень похож на процесс схемотехнического моделирования. Для каждого отдельного проекта создается цепь, состоящая, подобно цепи узлов напряжений и электрических импедансов, из температурных узлов и тепловых резисторов, как это делается при схемотехническом анализе фильтров или усилителей. Ранее тепловой анализ был затруднен из-за большой погрешности в выборе величин тепловых сопротивлений. В программе Sauna эти величины рассчитываются с учетом габаритов анализируемого устройства и физических свойств используемых материалов.
Пользователи имеют возможность провести температурный расчет установившегося и переходного процессов, а также анализ рабочих климатических циклов.
При расчете установившегося режима температурные профили рассчитываются исходя из предположения, что модель полностью прогрета. При анализе переходного режима расчет ведется в течение всего периода перехода устройства от холодного состояния к нагретому. Во время анализа рабочего цикла источники теплового излучения включаются и выключаются в зависимости от внутренних импульсных сигналов или от режима подачи напряжения питания извне.
Программа позволяет использовать широкий набор материалов, как металлов, так и пластмасс, для создания модели устройства. Имеется шесть типов основных материалов - алюминий, керамика, медь, пластмасса, магний и железо. Например, набор веществ, содержащих алюминий, включает сплавы марок 6061-TO, 7075-T6, сплав для литья A380.0, а также чистый алюминий. В набор керамических материалов входят нитрид алюминия, оксид бериллия, слюда и три вида керамики на основе окиси алюминия - 94-, 96- и 98-процентная. Печатные платы, содержащие до шести медных слоев металлизации, могут иметь массу от 14 до 280 г. Предусмотрен также расчет межслойных переходных отверстий семи стандартных диаметров - от 0,5 до 1,6 мм с массой металлизации от 14 до 56 г.
Предлагаемый набор пластмасс включает гетинакс, текстолит, пластмассы на основе поликарбонада, полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида. Библиотека топологий посадочных мест элементов содержит большой выбор стандартных корпусов широкого применения. Кроме того, пользователи имеют возможность определять произвольную конфигурацию корпуса. В ниспадающих меню перечисляется несколько типов жидкой и сухой смазки. Для повышения точности тепловых моделей имеется также набор диэлектриков на основе кремнийорганических соединений.
Пакет теплового анализа Sauna 3.0 работает на IBM-совместимых ПК под управлением ОС Windows 3.1 и выше, а также на Macintosh PowerMac и рабочих станциях HP с ОС Unix. Стоимость пакета составляет $2995.
С компанией Tatum Labs можно связаться по адресу: support@sauna.com.
