元器件熱分析的案例
元器件熱設計：熱阻是什么？散熱路徑圖解
電子設備中半導體元器件的熱設計
熱量通過物體和空間傳遞。傳遞是指熱量從熱源轉移到他處。
01
左中括號
三種熱傳遞形式
左中括號
熱傳遞主要有三種形式：傳導、對流和輻射。
傳導：由熱能引起的分子運動被傳播到相鄰分子。
對流：通過空氣和水等流體進行的熱轉移。
輻射：通過電磁波釋放熱能。
02
左中括號
散熱路徑
左中括號
產生的熱量通過傳導、對流和輻射的方式經由各種路徑逸出到大氣中。
干貨 | 元器件熱設計：熱阻是什么？散熱路徑圖解
電子設備中半導體元器件的熱設計
熱量通過物體和空間傳遞。傳遞是指熱量從熱源轉移到他處。
三種熱傳遞形式
熱傳遞主要有三種形式：傳導、對流和輻射。
傳導：由熱能引起的分子運動被傳播到相鄰分子。
對流：通過空氣和水等流體進行的熱轉移。
輻射：通過電磁波釋放熱能。
散熱路徑
產生的熱量通過傳導、對流和輻射的方式經由各種路徑逸出到大氣中。
為電子元器件穿“熱隱衣”！深度學習賦能的熱學超材料智能設計
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設計熱學超材料的結構構型，可實現熱流的操縱與控制，從而獲得超常熱功能，如：熱隱身、熱集中、熱偽裝、熱旋轉等。熱學超材料設計涉及高維設計空間、多個局部極值、巨大計算成本，以及熱學屬性與單胞結構間多種對應關系等，這給熱學超材料的智能設計帶來了巨大的挑戰，因此，開發出自動、實時、可定制化地設計熱學超材料的方法十分重要。
02
成果掠影
近日，華中科技大學高亮教授團隊關于熱學超材料拓撲優化設計的最新研究成果提出了深度學習賦能的熱學超材料拓撲優化設計方法，實現了自由形狀熱學超材料的智能設計。設計的“熱隱衣”可屏蔽外部溫度場對器件內部物體的干擾，實現主動隔熱，可用于熱敏元器件的熱防護。該方法采用深度生成模型，將拓撲功能單胞概率表示在隱空間，根據熱學超材料的定制功能需求，可自動、實時地生成具有目標熱傳導張量的拓撲功能單胞，進而快速生成熱學超材料。基于上述思路，研究團隊設計了多種具有自由形狀、背景溫度獨立、全方向功能的熱隱身超材料，并通過數值仿真和熱學實驗驗證了其良好的熱隱身效果。該研究工作也為熱學超材料的智能設計提供了全新思路，可靈活實現不同背景材料、自由形狀和不同熱功能的熱學超材料的快速設計，解決了傳統熱學超材料設計中大規模有限元計算與反復優化迭代所帶來的計算效率低的難題，進一步推動了熱學超材料在航空航天、電子等領域的工程應用。相關研究成果以“Deep-Learning-Enabled Intelligent Design of Thermal Metamaterials”為題發表于《Advanced Materials》。
展開 分析 | 元器件失效分析方法
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數失效的根源時?？蓺w結于連接性失效。在缺乏復雜功能測試設備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數測試方法進行電測，結合物理失效分析技術的應用仍然可獲得令人滿意的失效分析結果。
3、非破壞檢查
X-Ray檢測，即為在不破壞芯片情況下，利用X射線透視元器件（多方向及角度可選），檢測元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常，晶粒尺寸，支架方向等。
適用情境：檢查邦定有無異常、封裝有無缺陷、確認晶粒尺寸及layout
優勢：工期短，直觀易分析
劣勢：獲得信息有限
局限性：
1、相同批次的器件，不同封裝生產線的器件內部形狀略微不同；
2、內部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測試及其他試驗獲得。
案例分析：
X-Ray 探傷----氣泡、邦定線
X-Ray 真偽鑒別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）
“徒有其表”
下面這個才是貨真價實的
X-Ray用于產地分析（下圖中同品牌同型號的芯片）
X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）
（下面這個密密麻麻的圓點就是BGA的錫珠。
展開 
內嵌元器件復合材料圓柱殼有限元應力分析
內嵌元器件復合材料圓柱殼有限元應力分析
使用軟件：ansys apdl 或 ABAQUS
工期：一個月
預算：1000
需求描述：通過參數化建模分析，了解不同模型參數下復合材料層合板應力分布以及屈曲特性。
1. 探究內嵌元器件密度，厚度和形狀對圓柱殼結構力學性能的影響；
2. 探究圓柱殼不同厚度和曲率下結構的力學性能；
3. 探究元器件與復合材料層合板的界面結合力對結構整體性能的影響；
4. 基于優化的參數，探究元器件內嵌后全圓柱殼是否等厚度的應力差異分析；
5. 探究泡沫填充圓柱殼對吸能的影響
6. 探究圓柱殼內外有兩層金屬對吸能的影響
7. 可能有少量隨著該模擬的進行覺得有必要的參數
產品形狀類似下圖
展開 【技巧分析】元器件失效分析方法
器件一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。
開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況才能提高水平。社會的發展就是一個發現問題解決問題的過程，出現問題不可怕，但頻繁出現同一類問題是非常可怕的。
失效分析基本概念
定義：對失效電子元器件進行診斷過程。
1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學的分析手段。
2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復出現。
3、失效模式是指觀察到的失效現象、失效形式，如開路、短路、參數漂移、功能失效等。
4、失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和過應力等。
失效分析的一般程序
1、收集現場場數據
2、電測并確定失效模式
3、非破壞檢查
4、打開封裝
5、鏡驗
6、通電并進行失效定位
7、對失效部位進行物理、化學分析，確定失效機理。
8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。
1、收集現場數據：
2、電測并確定失效模式
電測失效可分為連接性失效、電參數失效和功能失效。
連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現場失效多數由靜電放電（ESD）和過電應力（EOS）引起。
電參數失效，需進行較復雜的測量，主要表現形式有參數值超出規定范圍（超差）和參數不穩定。
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數失效的根源時?？蓺w結于連接性失效。
展開 功率器件熱計算及散熱片選型分析 ￥50
功率器件散熱計算及散熱片選型分析
1.判斷功率器件是否需要散熱片？
對于本文的其余部分，讓我們假設正在使用 TO-220 封裝中的晶體管開發應用，晶體管的開關和傳導損耗相當于 2.78 W 的功耗，以及環境工作溫度為該應用預計不會超過 50°C。該晶體管是否需要散熱器？（詳見計算表）
2.散熱片熱阻計算及選型？
『轉貼』如何定義器件加載功率？（熱分析）
在熱分析過程中求解器件各個面的溫度分布，假設芯片表面尺寸為1mm*1mm*1mm，加載功率為1W，定義邊界條件是否為solution——difine loads——apply——thermal——heat flux——area(選擇芯片表面)數值為1W/(0.001*0.001*0.001)=1000000000？是否安上述方法定義加載條件？若不合理，請問如何定義？
謝謝！
PPT | 元器件可靠性技術（DPA與失效分析）
來源：電子制造資訊站
自然散熱管腳類器件flotherm熱仿真誤差分析案例1
原因分析：
散熱的方式分為3類：傳導、對流和輻射。在風冷產品設計中，器件主要通過對流換熱的方式帶走絕大部分熱量，因此在風冷產品仿真建模時都是將功率管腳貼在PCB上即可，此時熱量多通過散熱器帶走，由于管腳與之相比熱阻大得多，通過管腳散走的熱很少，通過輻射散走的熱量更是微乎其微，因此這樣建模一般對計算結果的準確性影響很小。而在自然換熱中，情況就變得復雜很多，管腳通過PCB板的導熱散熱、元器件的輻射散熱和對流換熱都要考慮，忽略了哪個都會導致結果有很大的偏差，以上的幾個模型對比很好的說明了這個問題。
如上我們發現兩個問題，1，管腳的數量影響59℃，2，管腳插入pcb又降低76.3℃。那么哪個是主要原因？我們將模型1.1中的二極管管腳深入PCB板（建立模型1.4）再進行仿真，結果對比如下：
模型1.4溫度云圖 模型1.3溫度云圖（對比參考）
由上圖可見在二極管管腳深入PCB板后，管腳數不同所造成的溫度差異為6.1℃，由此可以得知，仿真誤差的主要原因就來自于管腳是否深入PCB板。
而對于管腳的仍然有個疑問，那就是，如果把單個管腳的截面加倍，那么是與兩個管腳的建模方式溫度又會相差多少？因此，在模型1.4的基礎上建立模型1.5，管腳加粗一倍，其它條件不變，仿真結果如下：
模型1.5溫度云圖
與雙管腳的模型相比，溫度差異為1.7℃。
展開 基于片式元器件激光釬焊溫度場仿真分析
畢業設計，求指教
針對某袋除塵器整體進行ABAQUS有限元分析，考慮九項載荷工況，分析設備靜應力、熱應力、變形及熱膨脹數值 ￥15
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 關于熱傳導與熱應力有限元分析清單
1、熱傳導理論基礎：
1.根據能量守恒定律，可以建立熱傳導微分方程（拋物線型微分方程，傅立葉方程）：
其中 c為體積比熱(J/m3·K)
Q為物體內部單位體積的熱生成率(W/m3)
q是熱流密度(W/m2)
t為時間(s)
2.是單位時間體積傳導到物體的熱量（外因）
是熱源強度(單位時間體積內熱源生成的熱量)（內因）
是單位時間體積溫度升高所需的熱量（結果）
這個方程表示在單位時間內物體用于溫度升高所需要的熱量等于外部傳入的熱量與內部熱源提供熱量之和，即熱量對溫度的影響，熱量是因，溫度是果。
3.根據Fourier定律，熱流密度可用溫度梯度表示成：
其中k為材料的熱傳導率(W/m·K)
代入熱傳導拋物線型方程，得到微分方程：
這個微分方程的被求函數就是溫度
4. 對于一般的工程問題，熱傳導率k通常為常數；且結構本身不產生熱量，熱量多是由外界傳入，所以Q＝0，這樣瞬態溫度場微分方程為：
當溫度不再隨時間變化，得到穩態溫度場微分方程：
5. 第一類邊界條件：給定邊界上的分布溫度，即
第二類邊界條件：給定邊界上的熱流密度(溫度梯度)，即
第三類邊界條件：在邊界處與周圍介質存在熱交換，包含邊界溫度和溫度梯度，是一種混合邊界，即
6. 對流傳熱邊界條件（牛頓冷卻定律）：
7. 輻射傳熱邊界條件（斯特藩-玻爾茲曼定律）：
2、熱傳導有限元分析理論
1.結點坐標向量：
結點溫度向量（計算對象）：
結點熱流密度向量：
熱傳導單元
2.
展開 《熱結構分析有限元程序設計》
作者：陸山 編著
出版社：西北工業大學出版社 出版日期：2003-8-1
CAEnet價：￥14元
郵費:￥5元
總價:￥19元
可用分兌換：
兌換要求及條件:請參考中國CAE聯盟網站書籍獎勵活動
兌換所需可用分：按照中國CAE聯盟網站書籍獎勵活動相關條款。
申請兌換或有疑問請到《兌換申請區》發貼。
注：書價可能會根據市場價格波動，以您兌換時的價格為準。
ISBN：7561216327 166 尺寸：小16開 印張：10.75 字數：259000 印次：1 印刷時間：2003/08/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書較系統地介紹了結構化程序設計技術、平面結構網絡自動生成技術、二維及軸對稱結構穩態溫度場及熱彈性問題分析有限元法公式、有限元總體方程組求解波前法及其有限元程序的框圖和程序設計技術，并配有完整的源程序，同時對有限元分析中網格劃分對數值解精度的影響、有限元分析模型的建立、有限元程序運行中故障的排除等問題進行了闡述。它是一本集有限元法理論、程序設計技術及有限元程序使用方法的實用性教科書。
本書可作為航空宇航推進理論與工程學科研究生“熱結構分析有限元程序設計”專業課教材，還可作為機械工程、材料成型、燃氣輪機、工程力學、軟件設計等專業研究生專業選修課教材或教學參考書，也可供相關專業科技工作者和工程技術人員參考。本書提供的程序系統可作為從事有限元法研究及其程序設計的研究生及工程技術人員的軟件開發平臺。
展開 Flotherm有限元熱仿真分析軟件最新培訓！
應廣大用戶需求，有限元科技特開設Flotherm熱設計應用培訓課程，講師通過詳細的Flotherm軟件產品仿真實例來提高學員獨立解決實際問題的能力。在培訓過程中，注重學員與講師的現場交流互動，對于講師教授的內容有疑惑的地方，學員可現場提出，日常工作中遇到的問題也可以向講師現場咨詢，機會不可多得！支持在線聽課！聯系在線客服報名吧！
課程簡介
Flotherm是一款強大的應用于電子元器件以及系統熱設計的三維仿真軟件，可以實現從元器件級、PCB板和模塊級、系統整機級到環境級的熱分析。Flotherm軟件自1989年推出以來就一直居于市場領導地位（市場占有率高達70%以上）并引領該行業的技術發展。
Flotherm主要優點在于：操作簡便，使用者一般不需要經過專業培訓就可以很快入門；高效的運算能力，可以縮短電子產品的研發周期，減少研發成本；可靠的仿真結果已被眾多企業驗證并認可。
課程大綱
講師風采
深圳市有限元科技有限公司咨詢、培訓項目經理，江蘇大學熱能工程碩士。
近十年的企業有限元工程仿真分析經驗，專注于工程CAE仿真及熱設計，精通Flotherm、6sigmaET、Fluent等軟件的仿真分析。
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