行業應用方案 | 電子散熱


據美國權威機構調查顯示,電子產品失效原因中55%跟溫度相關,因此電子產品的熱設計至關重要。


電子產品在日常生活和工業生產中必不可缺,特點也較為明顯,如:集成度越來越高,結構越來越復雜,產品研發周期越來越短,緊湊化程度越來越高,交叉學科的技術需求日益強烈等等。這些特點或多或少都會與熱設計工作相關,尤其是在5G和AI盛行的年代,電子產品的熱流密度越來越高,這給熱設計工作帶來巨大的挑戰。

熱設計的方法一般有理論分析法、熱測試法以及熱仿真法。工業產品復雜,只有比較少的理論分析解;熱測試是熱設計的重要手段,但周期長成本高而且在產品設計的前期是沒有樣品測試的;而熱仿真能很好地彌補理論分析和熱測試的不足,且已大量應用于工程實踐中。理論分析,熱測試和熱仿真,三者相輔相成,在可以預見的未來,熱仿真扮演著越來越重要的角色。

Ansys解決方案

Ansys電子散熱解決方案專注于電子產品的熱設計和熱仿真的相關問題, 主要涉及電子產品包括芯片封裝、PCB 板、機箱系統等。跟溫度相關的多物理場耦合仿真問題也是此電子散熱關注的重點,如電熱耦合問題、熱結構耦合問題、電熱結構耦合問題等。

1、芯片封裝級散熱分析


可編程性強,自動化程度高。

  • 精細化 Die 熱源 (CTM模型)

  • RedHawk-Icepak電熱耦合仿真

  • SIwave-Icepak基板電熱耦合仿真

  • 3D Layout-Icepak基板電熱耦合仿真

  • 封裝級電熱結構耦合仿真

  • 常用熱阻提取

  • 多 Die DELPHI 網絡模型提取

  • 強大的可編程性使自動化程度大幅提高

2、PCB 板級散熱分析


完善的流程,出眾的精度。

  • 電熱結構耦合仿真

  • SIwave-Icepak電熱耦合

  • 3D Layout-Icepak電熱耦合

  • 高效處理考慮trace影響的熱分析

  • 簡單的直流壓降損耗計算

  • 傾斜PCB 板熱仿真

3、機箱/大系統級熱仿真


處理復雜模型的能力,業界領先。

  • HFSS-Icepak電熱耦合

  • Maxwell-Icepak電熱耦合

  • Q3D-Icepak電熱耦合

  • Icepak-Simplorer仿真仿真

  • 能夠處理復雜的MCAD數據

  • 可以導入外部復雜網格

  • 復雜流道的水冷熱仿真

  • 多套熱仿真流程方便選擇

  • 豐富且強大的宏輔助實現熱仿真

電熱耦合及復雜工況的處理能力,幫助客戶實現產品的熱設計

如開篇提及,電子產品的失效有55%的原因是由熱引起的,所以必須對電子產品的熱設計予以重視。由于電場和熱場是緊耦合的關系,電熱耦合仿真方案越來越得到客戶的青睞,Ansys Icepak在這方面擁有比較大的優勢。此外, Ansys Icepak在業界同類產品中功能覆蓋范圍更廣, 這意味著 Ansys Icepak可以更好地幫助客戶實現電子產品的散熱設計。

  • 時下先進的2.5D/3D IC封裝技術,包括通過硅通孔(TSV)、管芯和晶片堆疊、系統封裝SiP等,將成為5G芯片封裝設計的主流選擇。短互連路徑由于提高了I/O速度,堆疊芯片之間的TSV可實現更高的性能。隨著現在芯片的功率提高,尺寸緊湊,分析結構可靠性需要考慮芯片發熱、封裝發熱等條件。此類分析通常會使用芯片分析工具Redhawk,電子熱分析工具Icepak進行芯片與封裝熱分析,而結構分析工具Mechanical可使用以上工具的熱分析結果,再進行結構分析,這些工具組合構成了業界流程最完整、功能最強大的結構可靠性方案。

  • 市面上同類的熱仿真軟件大多有比較明顯的功能缺失,比如不具備電熱耦合能力,或不能處理復雜曲面, 或網格類型和功能單一等。而Ansys Icepak在業界同類軟件中功能覆蓋范圍更廣,它具有完善的電熱結構耦合能力,主流的設計文件接口(包括ECAD和MCAD),貼體化的網格功能,強大的外部網格導入功能,專業的求解器,豐富的物理模型和湍流模型等等。這些特點,都決定了Icepak能更好地幫助客戶實現電子產品的散熱設計。

Ansys旗下的芯片、電磁、熱、結構、可靠性分析等眾多工具,可實現多物理場耦合、多學科融合,構成了業界極其全面的電子產品可靠性解決方案。作為在電熱結構耦合仿真當中主推的熱仿真模塊,Icepak功能擁有業界非常廣泛的覆蓋面,將會更好地為客戶的電子產品熱設計保駕護航。

典型應用案例

                                                         

行業應用方案 | 電子散熱的圖1

封裝級熱仿真 

行業應用方案 | 電子散熱的圖2

PCB板級電熱耦合仿真 

行業應用方案 | 電子散熱的圖3

外形復雜產品的熱仿真

行業應用方案 | 電子散熱的圖4

有復雜流道的水冷熱仿真 

行業應用方案 | 電子散熱的圖5

考慮真實風扇的熱仿真

行業應用方案 | 電子散熱的圖6

機箱級產品的熱仿真

來源于:Ansys

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

1