[发明专利]一种用于过孔结构的等效热建模方法

权利要求书

1.一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据过孔的几何参数和材料热导率，构建带有缓冲块结构的单个过孔结构的原始模型；

S2、在原始模型上施加边界条件和热源，得到热源所在平面的平均温度；

S3、使用与原始模型中过孔区域体积相等的方柱代替原有的过孔区域，构建等效模型；

S4、在等效模型上施加与原始模型相同的边界条件和热源，并对方柱的热导率进行参数扫描，确定方柱的等效热导率；

S5、针对过孔区域中过孔铜层厚度与过孔半径的不同比值，重复步骤S1～S4，提取相应的方柱的等效热导率；

S6、根据步骤S5所得数据，利用参数拟合法获得方柱的等效热导率模型；

S7、根据S6得到的方柱的等效热导率模型，实现多过孔阵列结构的等效热建模。

2.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述原始模型包括介质区域，所述介质区域的内部设有过孔区域，所述介质区域的外侧设有缓冲块结构，所述过孔区域的内壁覆有过孔铜层，所述过孔铜层内部为过孔填充物。

3.根据权利要求2所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述缓冲块结构为具有较高热导率的矩形块材料，当提取方柱水平方向的等效热导率时，所述缓冲块结构设于介质区域水平方向的侧面，当提取方柱垂直方向的等效热导率时，所述缓冲块结构设于介质区域垂直方向的侧面。

4.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述S2中，在原始模型上施加边界条件和热源的过程包括：

在所述缓冲块结构的一个侧面施加均匀热源，与该平面平行的介质区域的另一个侧面施加恒温边界条件，其他边界设置为绝热边界条件。

5.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述S2中通过有限元法数值仿真方法得到热源所在平面的平均温度。

6.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述S4中，对方柱的热导率进行参数扫描，直到等效模型与原始模型两者在热源平面上的平均温度相对误差小于容差值，由此确定方柱的等效热导率。

7.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述方柱的等效热导率模型包括：

方柱在水平方向的热导率紧凑表达式：

其中k_ex为方柱水平方向等效热导率，a₁、a₂、a₃为拟合参数，m为过孔区域中过孔铜层厚度与过孔半径的比值；

方柱在垂直方向的热导率紧凑表达式：

k_ez＝b₁m+b₂

其中k_ez为垂直方向等效热导率，b₁、b₂为拟合参数。

8.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述S7具体包括：

基于步骤S6获取的方柱的等效热导率模型，对含有多种半径尺寸且排列不规则的多过孔阵列结构，分别建立每个过孔单元的等效模型，实现整体结构的等效热建模。

9.根据权利要求1所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述原始模型中过孔区域为半径为r、高度为h的圆柱形，与过孔区域体积相等的方柱的长和宽均为高为h。

10.根据权利要求2所述的一种用于过孔结构的等效热建模方法，其特征在于，所述介质区域的材料为电路板介质材料，所述过孔填充物的材料为铜、阻焊剂、空气中的一种。