電子機器の熱-機械解析ワークフローを向上

熱応力が故障を招かず、絞り制御の性能による影響を受けない高信頼性の電子機器の開発には、設計段階から慎重な熱管理が求められます。通常は、熱伝達と流体をモデリングする機能を持つCFDツールを使用して、電子機器のコンポーネントのジャンクション温度、温度勾配、動作時の温度サイクルを予測します。熱-機械の応力評価には、熱負荷に対する高精度の3D温度データを使用した強力なFEA熱-機械解析手法が必要です。

このウェビナーでは、CFDツールとFEA解析ツールを使用して、熱応力と熱-機械応力を解析する方法を学びます。特に、過渡温度場の高精度な3DデータをCFDソフトウェアで生成し、それをシームレスにFEAメッシュにマッピングし、熱-機械の応力シミュレーションを実行する方法を詳しく説明します。

CFDソフトウェアとFEAツールを使用した熱解析と熱-機械シミュレーション

電子機器の熱-機械解析ワークフローを効率化するにはどうすれば良いのでしょうか。異なるスキルを持つエンジニアリングチームが複数の拠点で異なるCAEツールを使っているという現状を考慮に入れなければなりません。

今回は特に2つのワークフローを例に取り上げます。1つはSiemens NXのような完全CAD組み込みのCFDツールとFEA解析ツールを用いたワークフローであり、もう1つは、電子機器の冷却に特化したCFDツールの熱解析機能を使用して、3Dの過渡温度データをFEA解析ツールからマルチフィジックスのモデリングツールにエクスポートするワークフローです。CAEツールのユーザーは主に次の3つに分類できます。

• 電子機器の冷却に特化したCFD環境 (Simcenter Flotherm XTなど) を使用する熱解析者
• CAD組み込みCFDツール (Siemens NXとSimcenter FLOEFDのような完全CAD組み込みCFD) を使用する機械設計者
• 熱、構造、振動、熱-機械を解析するためのFEAツール (Simcenter 3Dマルチフィジックスシミュレーションソフトウェアなど) を使用するエンジニア

熱-機械の応力解析による電子機器の冷却戦略

• MCADデータとECADデータを使用して、電子機器の冷却に特化した詳細なCFDモデルを作成
• CADベースの詳細なパッケージ熱3Dモデルを迅速に生成
• ECADデータを複数レイヤのPCBのマウント実装に活用
• コンポーネントのジャンクション温度とPCB温度を評価し、気流を理解
• 3D過渡温度場の結果をCFDからエクスポートして、FEAメッシュに簡単にマッピング
• ソルダー結合部の熱-機械の応力解析と改善可能領域の特定
• 過渡温度、応力、ひずみを評価

その他のトピックス: 動的振動モデルの作成、電子機器の組み立てと実装、フォンミーゼス応力評価、設計上の弱点の特定