案例背景：

如今在汽车电子，储能及数据中心等领域，PCB上的功率和电流逐渐增大，高功耗和大电流引起的散热问题为热管理带来了极大的挑战。为解决这一问题，工程师们使用额外的金属条即汇流条为电流增加额外的路径来大幅提高PCB的载流能力。同时，这些表贴或直插的汇流条与空气直接接触，也增大了PCB的散热能力，一举两得。但随之而来的是汇流条的仿真优化难题。如何通过仿真验证汇流条的载流能力和散热能力，成为工程师们关注的焦点。

目前业内绝大部分仿真工具是基于2.5D PCB结构进行建模仿真，对于汇流条这一类的三维场景无法兼容。部分工具提供了等效并联电阻的方式，可粗略估算带有汇流条后整板的电流密度分布。这个方法仍然不能帮助工程师精确地验证汇流条的载流能力，可能会导致过设计，提高了成本。同时也忽略了汇流排自身结构对散热能力的影响。

仿真解决方案：

为了彻底的解决上述问题，德图科技开发的SonicMP提供了汇流条电热仿真解决方案，只需要在软件内进行简单的几步汇流条的相关设置，即可观察含有汇流条的板级电热仿真结果。

在某主板的设计中，需要评估电源网络通流能力和散热可靠性。使用SonicMP对该主板进行DC电热协同仿真分析。通过仿真发现，当设计中通过60A的电流时，板上最大电流密度幅值为131.8A/mm^2，并且分布集中，该位置电路板温升达到了70℃，不符合设计目标，影响了整板的可靠性。

图 1 初始电热仿真结果

为了解决这一问题，首先工程师对PCB设计进行调整，在电流密度集中处表面增加了一处直插式汇流条，具体设计为高14mm，宽9mm,长210mm的立方体铜块，其三维结构如下图所示。

图 2 汇流排结构

在SonicMP中选中该结构，为其分配器件类型。器件类型选择为BUS_BAR，同时为其分配材料并设置厚度。

图 3 SonicMP中汇流排设置

对修改后的版图重新进行电热仿真，不难发现：相较于增加汇流条前，电流密度分布不再集中，有部分电流从汇流条上通过，将板上最大电流密度幅值降至62.1A/mm^2；同时汇流条配合散热，将最高温度从70℃降至29.8℃，整板散热得到了极大的改善，最终优化版图设计至满足工程水平。

图 4 添加汇流条的整板温度分布

除此之外，SonicMP提供的场计算器功能，可以单独查看汇流条中任意截面的电流以及整体的功耗，协助设计人员优化设计。

图 5 汇流条整体功耗计算

图 6 汇流条截面电流密度计算

总结：

在板级3D电热仿真场景，SonicMP以其独有的仿真算法，对三维结构具有强大的包容性。通过SonicMP进行三维结构电热仿真，能够更好的模拟实际应用场景，协助设计人员优化设计，改善缺陷，提高产品质量。

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