电路板加热模型的comsol建模.docx

摘要：自从硅集成的电路问世以来，电路组成器件的集成度越来越高，热流密度的大小也随之增加。电路板工作在高温环境下发生翘曲的主要因素就是热应力。因此利用有限元COMSOL Multiphysics软件对电路板实际工作的过程进行三维模型仿真，分析电路板在稳态下的温度分布和热应力分布，找出发生翘曲的原因。从而避免或减少电路板翘曲问题的出现，提高电路板的质量，具有重大的理论和实际意义。

本文采用COMSOL Multiphysics软件建立电路板加热的3D实体模型，对电路板的加热过程进行三维模拟和仿真。得到以下研究成果:-获得电阻层产生的热量分布，得到在电流密度越高的位置，加热功率越高；获得电路板在稳态下的温度分布，得出电路板越薄，板子上下两侧的温度差异越小，电路板的大部分热量传给了反应流体；获得有效应力分布以及由此产生的变形，得到在电路曲线的内角，产生了最大的有效应力；获得电阻层和玻璃板之间界面的有效作用力，得到最大有效应力大于界面有效应力时，电路板就会毁坏；获得电路板加热过程的总位移图，得到在电路板的中心位置，产生了最大的位移。

关键词：PCB；翘曲；COMSOL；热应力

目录

摘要

Abstact

第一章 绪论1

1.1.1印制电路板的定义1

  1.1.2印制电路板的基本组成1

  1.1.3印制电路板主要制作方式1

  1.1.4印制电路的发展史2

  1.1.5印制电路板发展现状2

  1.2.1课题研究的背景3

  1.2.2课题研究的现状3

  1.2.3课题研究的意义4

  1.2.4课题研究的目标4

  1.2.5 课题研究的内容4

  1.2.6课题设计的设计步骤4

第二章 电路板加热仿真的基本理论5

  2.1.1传热的基本概念5

  2.1.2初始条件 6

  2.1.3边界条件6

  2.1.4热应力7

  2.1.5电流密度7

  2.1.6金属的热疲劳7

  2.1.7热冲击7

  2.2.1对流换热7

  2.2.2有限元的基本理论8

  2.2.3有限法几个关键的问题8

  2.3.1 COMSOL Multiphysics软件简介9

  2.3.2 COMSOL Multiphysics与Ansys Multiphysics的区别 9

第三章 电路板加热模型的建立以及仿真10

  3.1.1电路板模型的设计原理10

3.2.1相关参数的设定  10

3.2.2几何模型的构建12

3.2.3多物理场的建立14

3.2.4多物理场的耦合17

3.4.1网格的划分18

3.3.1仿真图形的后处理18

第四章 仿真结果与分析 22

4.1.1电阻层产生的热量分布结果分析 22

4.1.2电路板在稳态下的的温度分布结果分析 22

4.1.3有效应力分布以及产生形变的结果分析 23

4.1.4电阻层与玻璃板之间的界面的有效应力分布分析 23

4.1.5电路板挠度分析 24

第五章 结论 25

参考文献26

致谢29