ANSYS Icepak封装电子散热仿真方案深度解析

01工程背景

热—电子设备运行的关键问题

电子热设计方法

以上电子热设计方法的依据在哪？

CFD技术—与热测试并驾齐驱的热设计手段

CFD技术（Computer Fluid Dynamics，计算流体动力学技术）是通过计算机来求解流动、传热等控制方程来获得流场信息的一种仿真方法。

电子热设计中仿真应用概览

02解决方案

为什么要使用CPS?

手机等终端设备的散热设计直接影响客户体验 - 工作性能不稳定 - 手机太烫不敢拿
IC热完整性设计不是一个简单的问题 - 一只芯片消耗的功率是动态功率和泄漏功率之和。随着温度上升，泄漏会呈指数增加。
许多泄漏结果都是由不准确的温度估计造成的 - 多数情况下，设计师在规定热目标时，都会依据IC温度不得超过105℃这个规则，没有考虑实际环境的影响。
如何在进行IC设计时充分考虑散热环境的影响？ - Chip<->Package<->System - ANSYS CPS（Chip-Package-System）联合解决方案

CPS工作流程

分析结果

ANSYS Icepak–专注于电子热设计

Icepak提供全尺度（从芯片级别直到环境级别）的电子散热设计仿真能力。

ANSYS Icepak–完整的热仿真工具

ANSYS ICEPAK的专业之处

ECAD & MCAD 数据导入：ANSYS Icepak可以导入各种格式的ECAD和MCAD数据格式
贴体网格自动划分Fluent求解器： - ANSYS Icepak可以自动划分高质量的贴体网格，而非一般电子散热仿真工具非常粗糙的阶梯型网格。网格算法灵活多变，可根据具体问题选择最为合适的方法。Icepak网格技术在没有损失求解精度的情况下使得模拟速度大大加快！ - ANSYS Icepak使用全球CFD市场占有率最高的ANSYS FLUENT求解器。 > 模型多 > 算法丰富 > 求解稳定 > 并行效能好 - Icepak丰富的求解器功能：封装、板、系统热分析 > 稳态/瞬态问题 > 层流/湍流问题 > 强迫/自然/混合对流 > 多流体问题 > 内流/外流 > 固定/运动/对称边界 > 直流电/焦耳热 > 温度相关物质属性 > 辐射传热、太阳辐射 > 湿度分析 > 污染物扩散
结果可视化： - 速度矢量图、温度云图、流线图、等值面、任意剖面、XY曲线、动画等等 - Overview、Summary、详细的HTML报告
WB集成 (多物理场耦合)

产品方案

03仿真案例

IC 封装热分析

芯片产生的热量通过内部结构由芯片结区到达外壳的外表面。通过结构拓扑优化来获得最佳的散热效果。

Icepak封装热模拟的特点 − 与EDA软件接口完善。设计->仿真流程通畅便捷 − 多种层次的模型
详细模型（封装厂家），双热阻模型，DELPHI模型（封装厂家->下游厂家） − 提供JEDEC*标准规定的测试条件，自动生成符合JEDEC标准的测试环境。 *JEDEC即固态技术协会，是微电子产业的领导标准机构。在过去50余年的时间里,JEDEC所制定的标准为全行业所接受和采纳。

ANSYS Icepak封装模拟案例