ANSYS Icepak封装级电子散热仿真解决方案
工程背景
热—电子设备运行的关键问题
电子器件的故障、性能与其工作温度有密切关系 对温度最为敏感的问题： - 大量使用的半导体器件和微电路，故障率随温度的增加而指数级上升 甚至有些电子器件的性能表现与温升速度相关
热源处理 - 降额使用 - 特种元器件温度补偿与控制 - 合理设计印制电路板结构 热阻处理 - 元器件的合理布局可减小热阻 - 散热装置 降温处理 - 等温处理 - 控温处理
成本低、速度快
模拟越来越逼近真实 - 几何 - 物理
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
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。
Icepak提供完整的热仿真流程/能力 可集成于ANSYS Workbench，利用WB中的其它软件，完成上下游工作/多物理场分析
快速建模功能：ANSYS Icepak拥有一系列“Object”，借助于它们，用户可以快速建立常见的电子器件。
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
ANSYS封装级热仿真产品方案
一般情景下的模块搭配
03
仿真案例
IC 封装热分析
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
详细封装-热沉的热仿真
封装基板导热的详细模拟
Icepak可以导入封装基板的Trace数据，并基于此，对当地的导热系数根据其残铜率进行评估。 此举极大提高了封装结构散热通道模拟的准确性。 可以获得更高精度的温度分布和热阻值。
封装基板Trace导入对计算结果的影响
DELPHI模型抽取
∆ BGA型封装的DELPHI热网络结构
DELPHI 模型
用于系统级散热的封装热网络模型标准
Icepak的DELPHIExtractor 可以使用MS Excel自动生成DELPHI模型
DELPHI是BCI模型（Boundary Conditions Independent）
Icepak DELPHI模型支持MCM
