S1 · シミュレーション
チップ接合部温度の解析
AMB 積層基板の定常熱伝導
個人プロジェクト（自主制作） · 公開資料に基づく一般的な構造の模式図 · いずれの雇用主の製品とも無関係
接合部温度 Tj
°C
等価熱源ノード
- Rth,j-f
- K/W
- ΔT
- K
SiC デバイスで一般的な最高接合部温度 175 °C を超えている
インタラクティブモデルを準備中
温度°C
65.0125.6
模式的な温度分布 · 局所温度は未検証。
厚さ方向を拡大して表示
ドラッグ／矢印キーで回転 · ホイール／+/- で拡大縮小 · Home でリセット · クリックで層を選択1 本指で回転 · 2 本指で拡大縮小 · タップで層を選択
2 次元模式図に切り替えた。パラメータ計算と層の選択は引き続き使える。
熱抵抗の構成
0.606 K/W
パラメータスタディ
スライダーでパラメータを変え、接合部温度と熱抵抗の変化を確認する。比較しやすいよう、変えるのは一度に 1 つのパラメータだけにするとよい。
チップは固定：5 × 5 × 0.18 mm、熱伝導率 370 W/(m·K)。
50W500
25°C85
2000W/(m²·K)20000
チップと上部銅層を接合する層。材料プリセットは熱伝導率だけを変える。
0.05mm0.3
20W/(m·K)250
セラミックを上下の銅層で挟んだ構造。上下の銅層の厚さは個別に調整でき、銅の熱伝導率は共通。
0.1mm1
0.2mm1
0.1mm1
20W/(m·K)200
250W/(m·K)400
AMB 下部銅層と冷却器を接合する層。
0.05mm0.3
20W/(m·K)250
冷却液側は等価な対流熱伝達境界で表す。
1mm5
120W/(m·K)400
現在のパラメータでは計算できない。数値を確認するか、既定値に戻す。
モデルと検証
プロジェクトの要点
- 問い
- チップから AMB 積層を経て冷却液に至る放熱経路で、接合部–冷却液間の熱抵抗を支配するのはどの層か。
- 手法
- 等価熱抵抗回路網（45° の熱拡散と円板の広がり熱抵抗）を解析参照とし、numpy/scipy で自作した 3 次元定常熱伝導 FEM で学習したサロゲートモデルと比較した。
- 結果
- 既定条件（100 W、冷却液 65 °C）で解析参照は Tj ≈ 125.6 °C、0.606 K/W。最大の項は冷却器層（51.7%、ほぼすべてが広がり熱抵抗）。冷却器より上ではセラミック層が最大（16.8%）で、FEM サロゲートでも単一層として最大（20.7%）。