製造前に熱シミュレーションを実施して熱管理の信頼性を向上

小型化によって電気設計の複雑化が進むなか、エンジニアは熱管理による設計の問題に直面しています。小型コンポーネントは高温になりやすいため、入念な冷却設計が必要です。納期短縮のプレッシャーが高まるにつれて、コストと時間のかかる製造段階に入る前に信頼性の高い確実な設計を完成させることが重要になってきました。

信頼性予測の研究によって、電子アセンブリの故障率は、運転サイクルを通じた温度変化の大きさと温度変化の速度に関連があることが明らかになっています。コンポーネントの温度は、予測される信頼性と密接に関連しているため、コンポーネントの正確な温度予測が、信頼性、性能、運用の目標達成への鍵になります。

電子機器の熱設計に影響を及ぼす熱シミュレーション

電子機器の熱設計早期に熱シミュレーションを実施することで、開発のきわめて早い段階からコンポーネントの信頼性を確保できます。初期の構想段階からデジタルツインを使用すると、最終設計の検証にいたるまで、開発全体を通じて設計性能を評価でき、デジタルツインの信頼性を向上できます。

性能評価を設計プロセスの早期に前倒しすることで、設計チームは、限られたエンジニアリング・リソースを使って性能や信頼性を考慮しながら製品を設計できます。コンポーネントの温度予測について、詳しくはホワイトペーパーをご一読ください。

電子機器の熱設計全体を通してコンポーネントの温度を予測

エンジニアは、製品の設計案が新たに改良・更新されるたびに、電子機器の熱設計全体を通じてコンポーネントの温度を予測できます。コンポーネントの温度を確実かつ正確に予測できれば、設計の温度が最大許容温度にどの程度近づいているかを理解することができます。エンジニアリング・チームは、一貫して更新される設計情報をもとに、最終的なシミュレーション結果の信頼性を向上できます。

熱シミュレーションの結果の信頼性を向上する方法

熱シミュレーションの信頼性を向上するには、コンポーネントの正確な温度が不可欠です。コンポーネントの温度を正確に予測するには、熱シミュレーションの一環としてそのコンポーネントを明確にモデル化する必要があります。ただし、すべてのコンポーネントをモデル化する必要はありません。熱の影響をそれほど受けやすくない電力密度の低い小型コンポーネントは、熱的に安全であるとみなせます。電解コンデンサーのような大型コンポーネントは、気体の流れを乱す可能性があるため、3Dオブジェクトとして表現しなければなりません。

それぞれのケースに合わせて使える電子機器の熱設計ソフトウェア

電子機器の熱設計ソフトウェアは、デジタルツインの構築とコンポーネントの正確な温度シミュレーションへの道を開きます。Simcenterは、強力なテスト・ソリューションに加え、複数領域にまたがるマルチフィジックス・シミュレーション・ソフトウェアを提供し、初期の構想段階から仮想的なデジタルツインの構築をサポートし、最終的な検証済み設計にいたるまで、開発全体を通じて信頼性を向上します。